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Cloreto de hidrogênio em Marte sugere reação química nunca observada antes no planeta
11 de fevereiro de 2021 @ 10:03
O polo sul marciano. Ilustração: ESA/DLR/FU Berlin/Bill Dunford
Pela primeira vez, os cientistas encontraram cloreto de hidrogênio em Marte. A fonte deste gás incolor permanece desconhecida, mas as teorias atuais incluem a atividade vulcânica ou um ciclo químico não detectado anteriormente, ligado às épicas tempestades de poeira do Planeta Vermelho.
Uma nova pesquisa publicada na quarta-feira (10) na Science Advances é a primeira a documentar o cloreto de hidrogênio (HCl) e sua química associada ao cloro na atmosfera marciana. Esta é a primeira detecção de uma nova classe de molécula em Marte desde que o metano — uma bioassinatura potencial — foi descoberto em 2004. O cloreto de hidrogênio não está associado à vida (muito pelo contrário, na verdade), mas, como o metano, sua presença em Marte é agora uma pergunta que precisa de uma resposta.
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Kevin Olsen, coautor do estudo e cientista pesquisador do Departamento de Física da Universidade de Oxford, afirma que há duas possibilidades: ou o gás está sendo produzido por atividade magmática abaixo da superfície ou por meio de complexas interações químicas envolvendo a poeira da superfície e gases atmosféricos. Qualquer que seja a explicação correta, será um resultado emocionante.
"Se houver mais evidências para o ciclo químico proposto, ligando os minerais da poeira superficial aos gases da atmosfera, esta será a primeira ligação direta conhecida entre a superfície e a atmosfera, além da formação de gelo", explicou Olsen por e-mail. "Por outro lado, se algum tipo de ventilação for determinada como sendo a fonte de HCl – como vulcões ou outra liberação de gás magmática – então esta é uma das primeiras evidências de processos geológicos ativos que foram encontrados."
A sonda InSight da NASA, por meio de sua descoberta de terremotos marcianos, já havia sugerido a presença de processos geológicos desconhecidos em Marte. A descoberta acima mencionada de metano também aponta para processos geológicos – ou possivelmente biológicos – desconhecidos. Se um ciclo químico envolvendo materiais de superfície e gases atmosféricos estiver envolvido com HCl, no entanto, isso ainda representaria uma grande vitória para a ciência e o ExoMars Trace Gas Orbiter (TCO), já que esse é precisamente o tipo de coisa que ele foi projetado para detectar.
O TCO, que foi usado para detectar HCl em Marte, é uma missão conjunta da Agência Espacial Europeia e Roscosmos da Rússia, e está em órbita ao redor de Marte desde 2016. O objetivo principal do projeto ExoMars é catalogar gases raros na baixa atmosfera de Marte – coisas como vapor d'água, dióxido de nitrogênio, acetileno e metano. A descoberta e a interação potencial desses e de outros compostos podem fornecer evidências de processos químicos não detectados anteriormente que acontecem em Marte. A descoberta relatada de HCl, portanto, representa um grande golpe para o Trace Gas Orbiter.
Os dados coletados pelo espectrômetro Atmospheric Chemistry Suite da TCO revelaram uma sequência espectral consistente com HCl. A equipe detectou "múltiplas características espectrais, um padrão de forças e posições características" que lhes permitiu "identificar o HCl inequivocamente", disse Oleg Korablev, cientista planetário do Instituto de Pesquisa Espacial em Moscou e primeiro autor do estudo, por e-mail . "Até reconhecemos dois isótopos com diferentes pesos atômicos de Cl, 35Cl e 37Cl", acrescentou.
O HCl – um gás muito importante na atmosfera terrestre – é invisível à temperatura ambiente, mas produz gases brancos de ácido clorídrico quando em contato com o vapor de água atmosférico.
"Perto da superfície, ele é formado a partir da evaporação da água do mar e está ligado à formação de ácido, e na alta atmosfera desempenha um papel na destruição do ozônio", disse Olsen. "Ele também é emitido por vulcões, e é por isso que o procuramos em Marte – um sinal de que há atividade vulcânica ativa. Mas não achamos que os vulcões sejam a causa do que vimos. Achamos que há outra química atmosférica em jogo."
Olsen e seus colegas suspeitam disso porque o comportamento do HCl e do vapor de água parecem estar relacionados. Esse vapor de água vem da calota polar sul, que, durante o verão marciano no hemisfério sul, vaza água evaporada para a atmosfera. E, de fato, o HCl foi detectado em abril de 2019, que é o final do verão no hemisfério sul marciano.
"Nossas observações são sobre os efeitos do ciclo sazonal de congelamento-degelo das calotas polares sobre a atmosfera e o clima de Marte", disse Olsen.
É importante ressaltar que as assinaturas de HCl também foram detectadas durante uma tempestade de poeira épica que envolveu o planeta em 2018 – a mesma tempestade que acontecia uma vez em uma década que derrubou permanentemente o rover Opportunity da NASA. A tempestade de poeira global resultou em um efeito estufa temporário, puxando água de perto da superfície para altitudes mais elevadas. Essas foram as condições, "uma atmosfera quente, empoeirada e úmida", que pode ter levado à formação de HCl em Marte, disse Olsen. Mas, como os cientistas observaram durante o ano seguinte, a formação de HCl "pode ocorrer em condições de poeira regulares e sazonais", observou ele.
Ao mesmo tempo, as evidências de origem vulcânica do HCl permanecem fracas. Outros gases vulcânicos "que espera-se que sejam mais abundantes", como o dióxido de enxofre , "não são detectados em Marte", disse Korablev. "A distribuição de nossas detecções pelo planeta não suporta nenhuma fonte local em torno da qual o HCl se concentre", embora a sonda InSight da NASA "descobriu que a atividade sísmica em Marte é baixa". Todos esses fatos, disse ele, "estão em desacordo com a origem vulcânica do HCl".
Estranhamente, porém, o HCl desaparece rapidamente. Foi detectado durante e após a tempestade de poeira global e também durante a estação empoeirada, mas depois ele desapareceu e os pesquisadores não sabem por quê.
"Nossa compreensão de como o HCl se comporta não explica isso", disse Olsen. "Não vai condensar e congelar como dióxido de carbono ou água, não deve quebrar tão rápido e há muita quantidade dele para se mover para algum lugar onde nossos instrumentos não possam medir. Esperamos que haja interações com poeira sólida e partículas de gelo, mas como o HCl pode ser removido da atmosfera tão rápido quanto o vemos, é um mistério ", disse ele.
O fato de o HCl existir em Marte não é uma grande surpresa, já que os percloratos (um composto de cloro diferente), encontrados em 2008, já haviam sugerido a presença desse gás. Se os pesquisadores estiverem corretos sobre uma fonte química de HCl, e se o cloro estiver circulando entre as fases mineral e gasosa, "isso terá um impacto na formação de perclorato, mas ainda não sabemos quanto", disse Olsen. Ao que ele acrescentou: "O HCl também é muito reativo e desempenha papéis importantes na atmosfera da Terra, e o estamos observando em níveis muito mais elevados do que o previsto, portanto, terá um impacto sobre como vemos e modelamos a química da atmosfera marciana".
A equipe agora está ansiosa para examinar os dados do TCO coletados durante o ano marciano seguinte, quando nenhuma tempestade de poeira global apareceu. A equipe estudará como o aparecimento e o desaparecimento do HCl estão relacionados à poeira e ao vapor atmosférico e os ingredientes potenciais envolvidos na reação gás-minerais proposta. Ao mesmo tempo, a equipe também espera "novos desenvolvimentos em modelagem química atmosférica e estudos de laboratório relacionados à química do cloro em Marte", disse Korablev.
Gostamos de pensar em Marte como a segunda melhor coisa para a Terra, mas estudos como este são um lembrete de quão inóspito e alienígena este lugar realmente é. Alguma química realmente engraçada está acontecendo lá fora, sem análogos claros para processos vistos na Terra. Marte, sem água fluindo na superfície, uma atmosfera dolorosamente fina, cheia de dióxido de carbono e temperaturas altamente flutuantes, é o lar de processos exóticos que estamos lutando para entender. Parece que não vamos morar lá tão cedo.