Observações geológicas de Marte indicam uma densa atmosfera inicial variando de 0,25 a 4 bar de dióxido de carbono. Mas há 3,5 mil milhões de anos, a atmosfera marciana diminuiu rapidamente para aproximadamente 0,054 bar, sugerindo uma perda substancial de dióxido de carbono atmosférico, quer para o espaço, quer para a litosfera. O mecanismo pelo qual Marte perdeu o seu dióxido de carbono permanece pouco compreendido. Para os geólogos do MIT, Joshua Murray e Oliver Jagoutz, a resposta pode estar na crosta coberta de argila do planeta. Os investigadores usaram o seu conhecimento das interações entre rochas e gases na Terra e aplicaram-no à forma como processos semelhantes poderiam ocorrer em Marte. Eles descobriram que, dada a quantidade estimada de argila que cobre a superfície marciana, a argila do planeta poderia conter até 1,7 bar de dióxido de carbono, o que seria equivalente a cerca de 80% da atmosfera inicial do planeta. É possível que este carbono marciano sequestrado possa um dia ser recuperado e convertido em propulsor para abastecer futuras missões entre Marte e a Terra, propõem os investigadores.
Este esquema ilustra a alteração progressiva das rochas ricas em ferro em Marte à medida que as rochas interagem com a água contendo dióxido de carbono da atmosfera. Crédito da imagem: Joshua Murray e Oliver Jagoutz, doi: 10.1126/sciadv.adm8443.
“Com base nas nossas descobertas na Terra, mostramos que processos semelhantes provavelmente ocorreram em Marte e que grandes quantidades de dióxido de carbono atmosférico poderiam ter-se transformado em metano e sido sequestradas em argilas”, disse o professor Jagoutz.
“Este metano ainda poderá estar presente e talvez até ser usado como fonte de energia em Marte no futuro.”
O professor Jagoutz e Murray procuram identificar os processos geológicos e as interações que impulsionam a evolução da litosfera da Terra – a camada externa dura e quebradiça que inclui a crosta e o manto superior, onde se encontram as placas tectônicas.
Em 2023, eles se concentraram em um tipo de mineral argiloso de superfície chamado esmectita, que é conhecido por ser uma armadilha altamente eficaz para carbono.
Dentro de um único grão de esmectita há uma infinidade de dobras, dentro das quais o carbono pode permanecer intacto por bilhões de anos.
Eles mostraram que a esmectita na Terra era provavelmente um produto da atividade tectônica e que, uma vez expostos à superfície, os minerais argilosos agiam para extrair e armazenar dióxido de carbono da atmosfera suficiente para resfriar o planeta ao longo de milhões de anos.
Pouco depois de terem relatado os seus resultados, o Professor Jagoutz olhou para um mapa da superfície de Marte e percebeu que grande parte da superfície daquele planeta estava coberta pelas mesmas argilas esmectite.
Poderiam as argilas ter tido um efeito semelhante de retenção de carbono em Marte e, em caso afirmativo, quanto carbono as argilas poderiam reter?
Ao contrário da Terra, onde a esmectita é uma consequência do deslocamento e elevação das placas continentais para trazer as rochas do manto para a superfície, não existe tal atividade tectônica em Marte.
Os cientistas procuraram formas pelas quais as argilas poderiam ter-se formado em Marte, com base no que sabem sobre a história e composição do planeta.
Por exemplo, algumas medições remotas da superfície de Marte sugerem que pelo menos parte da crosta do planeta contém rochas ígneas ultramáficas, semelhantes às que produzem esmectitas através do intemperismo na Terra.
Outras observações revelam padrões geológicos semelhantes aos dos rios e afluentes terrestres, onde a água poderia ter fluído e reagido com a rocha subjacente.
Os autores questionaram-se se a água poderia ter reagido com as rochas ultramáficas profundas de Marte de uma forma que produziria as argilas que hoje cobrem a superfície.
Eles desenvolveram um modelo simples de química das rochas, baseado no que se sabe sobre como as rochas ígneas interagem com seu ambiente na Terra.
Eles aplicaram este modelo a Marte, onde os cientistas acreditam que a crosta é composta principalmente de rocha ígnea rica no mineral olivina.
A equipa utilizou o modelo para estimar as mudanças que as rochas ricas em olivina poderiam sofrer, assumindo que existia água na superfície há pelo menos mil milhões de anos e que a atmosfera estava repleta de dióxido de carbono.
“Neste momento da história de Marte, pensamos que o dióxido de carbono está em todo o lado, em todos os cantos e recantos, e a água que se infiltra através das rochas também está cheia de dióxido de carbono”, disse Murray.
Ao longo de cerca de mil milhões de anos, a água que escorria através da crosta teria reagido lentamente com a olivina – um mineral rico numa forma reduzida de ferro.
As moléculas de oxigênio na água teriam se ligado ao ferro, liberando hidrogênio e formando o ferro oxidado vermelho que dá ao planeta sua cor icônica.
Este hidrogénio livre teria então combinado com o dióxido de carbono na água, para formar metano.
À medida que esta reação progrediu ao longo do tempo, a olivina teria lentamente se transformado em outro tipo de rocha rica em ferro conhecida como serpentina, que então continuou a reagir com a água para formar esmectita.
“Essas argilas de esmectita têm muita capacidade de armazenar carbono”, disse Murray.
“Então usamos o conhecimento existente sobre como esses minerais são armazenados nas argilas da Terra e extrapolamos para dizer: se a superfície marciana contém tanta argila, quanto metano você pode armazenar nessas argilas?”
Os pesquisadores descobriram que se Marte estiver coberto por uma camada de esmectita com 1.100 m de profundidade, essa quantidade de argila poderia armazenar uma enorme quantidade de metano, equivalente à maior parte do dióxido de carbono da atmosfera que se acredita ter desaparecido desde o planeta. secou.
“Descobrimos que as estimativas dos volumes globais de argila em Marte são consistentes com uma fração significativa do dióxido de carbono inicial de Marte sendo sequestrado como compostos orgânicos dentro da crosta rica em argila”, disse Murray.
“De certa forma, a atmosfera desaparecida de Marte pode estar escondida à vista de todos.”
O resultados aparecer no diário Avanços da Ciência.
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Joshua Murray e Oliver Jagoutz. 2024. Alteração da olivina e perda do carbono atmosférico inicial de Marte. Avanços da Ciência 10 (39); doi: 10.1126/sciadv.adm8443
Este artigo é baseado em um comunicado de imprensa fornecido pelo MIT.
