Mars Express corrobora pico de metano medido pelo Curiosity

Relatos de metano na atmosfera marciana têm sido intensamente debatidos, com a contribuição da Mars Express com uma das primeiras medições a partir de órbita, em 2004, logo após a sua chegada ao Planeta Vermelho.

A molécula atrai tanta atenção porque na Terra o metano é gerado por organismos vivos, assim como processos geológicos. Como pode ser destruído rapidamente pelos processos atmosféricos, qualquer deteção da molécula na atmosfera marciana significa que esta deve ter sido libertada há relativamente pouco tempo - mesmo que o metano tenha sido produzido há milhões ou milhares de milhões de anos e estivesse presa em reservatórios subterrâneos até agora.

Embora as observações espaciais e telescópicas a partir da Terra tenham, em geral, relatado nenhuma ou muito baixa deteção de metano, ou medições no limite das capacidades dos instrumentos, um punhado de picos falaciosos, juntamente com a variação sazonal reportada pelo Curiosity na sua localização na Cratera Gale, levantam a excitante questão de como este está a ser gerado e destruído nos tempos atuais.

Agora, pela primeira vez, um sinal forte medido pelo rover Curiosity no dia 15 de junho de 2013 é apoiado por uma observação independente do Espectrómetro Planetário de Fourier (PFS) a bordo da Mars Express, no dia seguinte, quando a aeronave voou sobre a Cratera Gale.

O estudo explorou uma nova técnica de observação, permitindo a coleta de várias centenas de medições numa área durante um curto período. As equipas também desenvolveram uma técnica de análise refinada para obter o melhor dos seus dados.

“Em geral, não detetámos nenhum metano, além de uma deteção definitiva de cerca de 15 partes por mil milhões em volume de metano na atmosfera, o que acabou por ser um dia depois da missão Curiosity reportar um pico de cerca de seis partes por mil milhões,” diz Marco Giuranna, do Instituto de Astrofísica Espacial e Planetologia, em Roma, Itália, o principal investigador da experiência PFS, e principal autor do artigo, relatando, hoje, os resultados na Nature Geoscience.

“Embora partes por milhar de milhão, em geral, signifiquem uma quantidade relativamente pequena, é bastante notável para Marte – a nossa medição corresponde a uma média de cerca de 46 toneladas de metano que estavam presentes na área de 49.000 quilómetros quadrados observados a partir da nossa órbita.”

Dez outras observações no período de estudo da Mars Express que relataram nenhuma deteção no limite da sensibilidade do espectrómetro corresponderam a um período de baixas medições relatadas pela Curiosity.

Identificação da fonte

Na época da deteção do Curiosity, especulou-se que o metano se originou ao norte do rover, porque os ventos prevalecentes estavam para o sul, e que a libertação ocorreu, provavelmente, dentro da cratera.

“Os nossos novos dados da Mars Express, obtidos um dia depois do registo do Curiosity, mudam a interpretação de onde o metano é originário, especialmente quando se considera padrões de circulação atmosférica global junto com a geologia local,” acrescenta Marco. “Com base nas evidências geológicas e na quantidade de metano que medimos, achamos que a fonte provavelmente não está localizada dentro da cratera.”

Marco e os seus colegas fizeram duas análises independentes para se concentrarem em possíveis regiões de origem do metano, dividindo uma ampla região ao redor da Cratera de Gale em redes de cerca de 250 por 250 quilómetros quadrados.

Num estudo, colaboradores do Instituto Real Belga para a Aeronáutica Espacial, em Bruxelas, aplicaram simulações de computador para criar um milhão de cenários de emissão para cada quadrado, a fim de prever a probabilidade de emissão de metano para cada um desses locais. As simulações levaram em consideração os dados medidos, os padrões esperados de circulação atmosférica e a intensidade e duração da libertação de metano com base no fenómeno geológico de “infiltração de gás”.

Noutro estudo paralelo, geólogos do Instituto Nacional de Geofísica e Vulcanologia de Roma, Itália e do Instituto de Ciências Planetárias em Tucson, Arizona, examinaram a região ao redor da Cratera de Gale em busca de características onde as infiltrações de gás são expectáveis - esses são os tipos de características que podem estar associadas à libertação de metano.

Este processo é bem conhecido na Terra por ocorrer ao longo de falhas tectónicas e de campos de gás natural, com uma variedade de intensidades de libertação. Por exemplo, na Terra, a emissão de gases dos vulcões de lama ativa é tipicamente contínua com variações de fundo, mas também com erupções fortes repentinas, enquanto outras infiltrações podem libertar gás intermitentemente. A libertação de gás episódica, isto é, em geral de longa duração, sem emissão entre erupções de curta duração, é típica da expulsão de gás de infiltrações pequenas ou “moribundas” ou devido a eventos sísmicos. Em Marte, expulsões de gás episódicas também poderiam ser criadas durante um impacto de um meteorito, libertando o gás preso abaixo da superfície.

“Identificámos falhas tectónicas que podem estender-se abaixo de uma região proposta para conter gelo superficial. Como o gelo permanente do subsolo é uma excelente vedação para o metano, é possível que o gelo aqui possa capturar metano subsuperficial e libertá-lo episodicamente ao longo das falhas que quebram esse gelo,” diz o coautor Giuseppe Etiope, do Instituto Nacional de Geofísica e Vulcanologia de Roma.

“Notavelmente, vimos que a simulação atmosférica e a avaliação geológica, realizadas independentemente uma da outra, sugeriram a mesma região de proveniência do metano.”

“Os nossos resultados apoiam a ideia de que a libertação de metano em Marte pode ser caracterizada por eventos geológicos pequenos e transitórios, em vez de uma presença global constantemente reabastecedora, mas também precisamos entender melhor como o metano é removido da atmosfera e como reconciliar os dados da Mars Express com resultados de outras missões,” acrescenta o coautor Frank Daerden, do Instituto Real Belga para a Aeronáutica Espacial, em Bruxelas.

“Vamos reanalisar mais dados coletados pelo nosso instrumento no passado, enquanto prosseguimos com os nossos esforços contínuos de monitorização, incluindo a coordenação de algumas observações com o ExoMars Trace Gas Orbiter,” conclui Marco.

O ESA-Roscosmos ExoMars Trace Gas Orbiter, projetado para fazer o inventário mais detalhado da atmosfera marciana, iniciou as suas observações científicas em abril de 2018.

“A Mars Express foi a primeira a relatar uma deteção significativa de metano em Marte a partir de órbita e, quinze anos depois, podemos anunciar a primeira deteção simultânea e co-localizada de metano com um rover na superfície,” diz Dmitri Titov, Cientista do Projeto Mars Express da ESA.

“Com a nave espacial e a sua carga útil ainda operacionais, a Mars Express é uma das missões espaciais mais bem-sucedidas a serem enviadas ao vizinho planetário da Terra. Esperamos uma ciência mais empolgante a partir dos esforços conjuntos de ambas as sondas da ESA em Marte.”

Notas para editores

“Independent confirmation of a methane spike on Mars and a source region east of Gale Crater” por M. Giuranna et al encontra-se publicado na Nature Geoscience.           

As deteções da Mars Express foram feitas pelo Espectrómetro Planetário de Fourier (PFS). As medições do Curiosity foram feitas pelo Espectrómetro de Laser Ajustável - Análise de Amostras no Instrumento de Marte (TLS-SAM).

Para mais informação, por favor contactar:

Marco Giuranna
Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali (INAF-IAPS)
Roma, Italy
Email: marco.giuranna@iaps.inaf.it

Giuseppe Etiope
Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV)
Roma, Italy
Email: giuseppe.etiope@ingv.it

Frank Daerden
Royal Belgian Institute for Space Aeronomy (IASB-BIRA)
Brussels, Belgium
Email: Frank.Daerden@aeronomie.be

Dmitri Titov
ESA Mars Express project scientist
Email: Dmitri.Titov@esa.int

Markus Bauer
ESA Science Programme Communication Officer
Tel: +31 71 565 6799
Mob: +31 61 594 3 954
Email: markus.bauer@esa.int