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Explicada a perda de carbono na atmosfera Marciana

25.11.15

 

Carbon Exchange and Loss Processes on Mars
Trocas de Carbono e processos de perda em Marte
Esta imagem descreve os caminhos pelos quais o carbono tem sido trocado entre o interior marciano, rochas da superfície, calotas polares, águas e atmosfera, e também descreve um mecanismo pelo qual se perde da atmosfera com um forte efeito sobre a razão isotópica.

 

 

Marte é coberto por uma fina camada de atmosfera, feita principalmente de dióxido de carbono - e que é muito fina, permitindo à água somente, congelar ou evaporar rapidamente. No entanto, evidências geológicas levaram cientistas a concluir que o Marte antigo foi um lugar mais quente e húmido do que é hoje. Para produzir um clima mais temperado, vários pesquisadores têm sugerido que o planeta já foi envolto numa atmosfera de dióxido de carbono muito mais espesso. Durante décadas, ficou a pergunta: "Para onde é que todo o carbono foi?"
O vento solar arrancou muita atmosfera antiga de Marte e ainda faz a remoção de toneladas de carbono todos os dias. Mas os cientistas têm ficado intrigados com o não encontrarem mais carbono - na forma de carbonato - capturado em rochas marcianas. Eles também têm procurado explicar a razão de carbonos mais pesados e mais leves na atmosfera marciana moderna.

Agora, uma equipa de cientistas do Instituto de Tecnologia da Califórnia e do Jet Propulsion Laboratory da NASA, ambos em Pasadena, oferecem uma explicação da 'falta' de carbono, num artigo publicado hoje pela revista Nature Communications.

Eles sugerem que há 3,800 milhões de anos, Marte pode ter tido uma atmosfera moderadamente densa. Tal atmosfera - com uma superfície de pressão igual ou menor do que a encontrada na Terra - pode ter evoluído para a actualmente fina, não contando com "a falta" do problema de carbono, mas também de certo modo consistente com a relação observada de carbono-13 para carbono-12, que difere apenas no número de neutrões tido em cada núcleo.

"O nosso trabalho mostra que a transição de uma atmosfera moderadamente densa para a atual é perfeitamente possível", diz o bolseiro Renyu Hu da Caltech, principal autor. 'É emocionante que o que sabemos sobre a atmosfera marciana agora pode ser colocado num quadro, consistente da sua evolução. E não requer um enorme reservatório de carbono não detectado.'

Ao considerar como a antiga atmosfera marciana poderia ter passado para o seu estado atual, existem dois possíveis mecanismos para a remoção do excesso de dióxido de carbono. Tanto o dióxido de carbono foi incorporado em minerais, em rochas denominados de carbonatos, ou foi perdido para o espaço.

Em Agosto de 2015 um estudo usou vários dados da sonda Mars-orbiter, realizada para inventariar carbonatos, que mostrou que não há nenhum lugar perto da crosta - até 1 Km - para conter o carbono em falta, a partir de uma atmosfera primitiva espessa, numa época em que as redes de canais de rios antigos estavam activos, há cerca de 3,800 milhões de anos atrás.

O cenário de 'fugiu para o espaço' também tem sido problemática. Porque vários processos podem alterar as quantidades relativas de isótopos de carbono-13 para carbono-12 na atmosfera ", podemos usar essas medições da relação em diferentes pontos no tempo como uma impressão digital para inferir exatamente o que aconteceu com a atmosfera marciana no passado ", diz Hu. A primeira restrição é definida por medições da razão em meteoritos que contêm gases libertados de origem vulcânica do interior profundo Marte, fornecendo informações sobre a relação isotópica a partir da atmosfera marciana original. A relação moderna vem de medições por parte do SAM (análise de amostras em Marte) instrumento do rover Curiosity da NASA.

Uma forma de dióxido de carbono que escapa para o espaço da atmosfera de Marte, é chamado de pulverização catódica, que envolve interações entre o vento solar e a atmosfera superior. A sonda Maven (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) da NASA produziu resultados recentes indicam que cerca de 100 gramas de partículas a cada segundo são retirados atmosfera marciana de hoje através deste processo, provavelmente o principal condutor da perda atmosférica. Sputtering favorece ligeiramente a perda de carbono-12, em comparação com carbono-13, mas este efeito é pequeno. A medição feita pelo Curiosity, mostra que atmosfera de Marte de hoje é muito mais rica em carbono-13 na proporção de carbono-12 do que deveria ser como um resultado da pulverização catódica sozinha, assim sendo um processo diferente deve estar activo.

Hu e seus co-autores identificam um mecanismo que poderia ter contribuído significativamente para o enriquecimento de carbono-13. O processo inicia-se com radiação ultravioleta (UV) do sol a golpear uma molécula de dióxido de carbono na atmosfera superior, dividindo-a em monóxido de carbono e oxigénio. Então, luz UV atinge o monóxido de carbono e divide em carbono e oxigénio. Alguns átomos de carbono produzidos desta forma têm energia suficiente para escapar da atmosfera, e o novo estudo mostra que o carbono-12 é muito mais provável para escapar do que o carbono-13.

Modelando os efeitos a longo prazo do presente mecanismo de 'fotodissociação ultravioleta', os investigadores descobriram que uma pequena quantidade de fuga por este processo deixa uma grande impressão digital na razão isotópica de carbono. Isto, por sua vez, permitiu-lhes calcular que a atmosfera de há 3,800 milhões de anos atrás, poderia ter tido uma pressão de superfície um pouco menos espessa do que hoje atmosfera terrestre.

"Isto resolve um paradoxo de longa data", disse Bethany Ehlmann da Caltech e do JPL, umaa co-autor da publicação tanto de hoje e de agosto sobre carbonatos. "A suposta atmosfera muito espessa parecia implicar que se precisava desse grande reservatório de superfície de carbono, mas a eficiência do processo de fotodissociação UV significa que não há qualquer paradoxo. Você pode usar processos de perda normais como nós os entendemos, com quantidades detectadas de carbonato, e encontrar um cenário evolutivo para Marte que faz sentido. "

A JPL gere a Curiosity, como parte do progresso da NASA para uma missão humana a Marte. Caltech JPL administra para a NASA. Para obter mais informações sobre a curiosidade, visite:

http://www.nasa.gov/msl
http://mars.nasa.gov/msl

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publicado às 07:51



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