Os pesquisadores estão explorando o potencial do uso de sinais sismoelétricos de terremotos marcianos para detectar água subterrânea em Marte, um método inspirado em técnicas semelhantes na Terra, mas adaptado às condições únicas de Marte. Esta abordagem, que capta sinais eletromagnéticos produzidos quando as ondas sísmicas passam através de aquíferos, poderá revelar fontes de água escondidas nas profundezas da superfície marciana, potencialmente revolucionando a nossa compreensão da água em Marte e da sua distribuição. Crédito: NASA/JPL-Caltech
Cientistas da Penn State estão investigando o uso de sinais sismoelétricos de marsquakes para identificar águas subterrâneas profundas em Marte.
Essa técnica, baseada na detecção de campos eletromagnéticos gerados por ondas sísmicas, pode fornecer novos insights sobre os aquíferos marcianos e a distribuição de água.
Água líquida em Marte, se presente hoje, pode estar enterrada muito profundamente para ser detectada por métodos tradicionais usados na Terra. No entanto, uma nova técnica envolvendo a análise de marsquakes — terremotos em Marte — pode fornecer um avanço, sugerem cientistas da Penn State.
À medida que os terremotos viajam através de aquíferos subterrâneos, eles geram sinais eletromagnéticos. Em um estudo publicado em Planetas JGR, os investigadores demonstraram como estes sinais poderiam potencialmente revelar a presença de água vários quilómetros abaixo da superfície de Marte. O autor principal, Nolan Roth, doutorando no Departamento de Geociências da Penn State, acredita que este método pode abrir caminho para a análise de dados de futuras missões a Marte.
Uma das últimas imagens já tiradas pelo módulo de pouso InSight Mars da NASA mostra seu sismômetro na superfície do planeta vermelho em 2022. Uma equipe de cientistas sugere que usar dados do sismômetro e de um magnetômetro no módulo de pouso pode ajudar a revelar se há água líquida presente nas profundezas da superfície marciana. Crédito: NASA/JPL-Caltech
Potencial dos terremotos de Marte para detectar água subterrânea
“A comunidade científica tem teorias de que Marte costumava ter oceanos e que, ao longo da sua história, toda aquela água desapareceu”, disse Roth. “Mas há evidências de que alguma água está presa em algum lugar no subsolo. Simplesmente não conseguimos encontrá-lo. A ideia é que, se conseguirmos encontrar estes sinais eletromagnéticos, então encontraremos água em Marte.”
Se os cientistas quiserem encontrar água na Terra, poderão usar ferramentas como o radar de penetração no solo para mapear o subsolo. Mas esta tecnologia não é eficaz a quilómetros abaixo da superfície, profundidades onde a água pode estar em Marte, disseram os cientistas.
Em vez disso, os investigadores recomendam uma nova aplicação do método sismoelétrico, uma técnica mais recente desenvolvida para caracterizar de forma não invasiva o subsolo da Terra. Quando as ondas sísmicas de um terremoto se movem através de um aquífero subterrâneo, as diferenças na forma como as rochas e a água se movem produzem campos eletromagnéticos. Esses sinais, que podem ser ouvidos por sensores na superfície, podem revelar informações sobre profundidade, volume, localização e composição química do aquífero, segundo os pesquisadores.
Vantagens dos sinais sismoelétricos em Marte
“Se ouvirmos os terremotos que se movem através da subsuperfície, se eles passarem pela água, eles criarão esses sinais maravilhosos e únicos de campos eletromagnéticos”, disse Roth. “Esses sinais seriam um diagnóstico da água atual em Marte.”
Na Terra rica em água, usar esse método para identificar aquíferos ativos é desafiador porque a água existe no subsolo mesmo fora dos aquíferos, criando outros sinais elétricos conforme as ondas sísmicas se movem pelo solo. Esse ruído de fundo deve ser separado dos sinais dos aquíferos, disseram os cientistas, para identificação e caracterização precisas.
“Em Marte, onde a superfície próxima certamente está dessecada, tal separação não é necessária”, disse Tieyuan Zhu, professor associado de geociências na Penn State e consultor e coautor de Roth. “Em contraste com a forma como os sinais sismoelétricos frequentemente aparecem na Terra, a superfície de Marte naturalmente remove o ruído e expõe dados úteis que nos permitem caracterizar diversas propriedades do aquífero.”
Simulando o subsolo de Marte em pesquisas
Os pesquisadores criaram um modelo do subsolo marciano e adicionaram aquíferos para simular como o método sismoelétrico funcionaria. Eles descobriram que poderiam usar a técnica com sucesso para analisar detalhes sobre os aquíferos, incluindo quão espessos ou finos eles são e suas propriedades físicas e químicas, como salinidade.
“Se pudermos entender os sinais, podemos voltar e caracterizar os próprios aquíferos”, disse Roth. “E isso nos daria mais restrições do que nunca tivemos antes para entender a água em Marte hoje e como ela mudou nos últimos 4 bilhões de anos. E isso seria um grande passo à frente.”
Utilizando dados e ferramentas existentes em Marte
Roth disse que o trabalho futuro envolverá – surpreendentemente – a análise de dados já coletados em Marte.
NASAO módulo de pouso Insight, lançado em 2018, entregou um sismômetro a Marte que tem escutado terremotos e mapeado o subsolo. No entanto, os sismômetros têm dificuldade em distinguir água de gás ou rocha menos densa.
No entanto, a missão também incluiu um magnetômetro como ferramenta de diagnóstico para auxiliar o sismômetro. A combinação de dados do magnetômetro e do sismômetro poderia revelar sinais sismoelétricos, disseram os cientistas.
O envio de um magnetômetro dedicado destinado a realizar experimentos científicos em futuras missões da NASA poderia produzir resultados ainda melhores, disseram os pesquisadores.
Expandindo a pesquisa sismoelétrica além de Marte
“Isto não deve limitar-se a Marte — a técnica tem potencial, por exemplo, para medir a espessura dos oceanos gelados numa lua de Júpiter”, disse Zhu. “A mensagem que queremos dar à comunidade é que há esse fenômeno físico promissor — que recebeu menos atenção no passado — que pode ter grande potencial para a geofísica planetária.”
Referência: “Caracterizando água líquida em aquíferos profundos de Marte: uma abordagem sismo-elétrica” por N. Roth, T. Zhu e Y. Gao, 05 de maio de 2024, Jornal de Pesquisa Geofísica: Planetas.
DOI: 10.1029/2024JE008292
Yongxin Gao, professor da Universidade de Tecnologia de Hefei, na China, também contribuiu.
A Penn State E. Willard e Ruby S. Miller Fellowship e a National Natural Science Foundation da China apoiaram pesquisadores envolvidos neste trabalho.
