O rover Perseverance Mars da NASA trabalha na cratera de Jezero há cinco anos, procurando por “pegadas químicas” deixadas por vários processos geológicos ou químicos em Marte há bilhões de anos. Anteriormente, foi encontrado carbono orgânico dentro de várias rochas, mas foi necessária perfuração ou abrasão para expô-lo.Os resultados mais recentes mostram que em uma área de afloramento chamada Neretva Vallis, na beira de um antigo canal de rio, o Perseverance detectou carbono macromolecular complexo diretamente na superfície das rochas expostas.
Ashley E. Murphy, principal autora do estudo e pesquisadora do Planetary Science Institute em Tucson, Arizona, disse: “Tanto quanto sabemos, este é o caso onde a matéria orgânica foi detectada no nível mais raso da superfície de Marte”. Na Terra, esses materiais de carbono abundantes e macromoleculares geralmente implicam que eles têm origens biológicas. No entanto, ainda não é possível tirar conclusões sobre que tipo de carbono existe nesta rocha chamada “Anjo Brilhante” e de onde ele vem. Para realmente descobrir a resposta, temo que a amostra precise ser trazida de volta ao laboratório da Terra.
Instrumento UV Raman trava no sinal de “carbono macromolecular”
A chave para esta descoberta está no espectrômetro ultravioleta Raman no braço robótico "Perseverance" - SHERLOC, que significa "Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals". O instrumento emite um laser ultravioleta profundo sobre um alvo e depois analisa as pequenas mudanças na energia da luz refletida para identificar a presença de ligações químicas específicas.
Entre os dias marcianos (sol) 1180 e 1218, o Perseverance apontou seu laser ultravioleta para quatro pontos de observação na área Bright Angel. Uma das rochas, chamada Steamboat Mountain, foi tratada como rocha normal e usada como amostra de controle. Os sinais espectrais de três outras rochas, denominadas "Cheyava Falls", "Apollo Temple" e "Walhalla Glades", mostram a presença de carbono macromolecular. Este sinal é chamado de “banda grafítica” (banda G), que é caracterizada por uma rede complexa reticulada por um grande número de átomos de carbono reduzidos. Possui forte estabilidade química e térmica e não é fácil de decompor.
Dentro da precisão dos instrumentos do Perseverance, o material é semelhante ao querogênio da Terra. Mas a equipa de investigação evitou deliberadamente usar o termo "querogénio" porque na Terra o querogénio é quase inteiramente derivado de material biológico, principalmente restos de microrganismos que estiveram enterrados durante milhões de anos. Murphy explicou: "A palavra 'querogênio' tem um significado biogênico óbvio, e preferimos usar 'carbono macromolecular' para indicar que sua origem é incerta e pode ser um processo biológico ou um processo não biológico." A equipe enfatizou particularmente que o carbono macromolecular atualmente encontrado nas rochas marcianas é inteiramente possível de ser produzido por processos não vivos.
Elimine “artefatos de instrumentos” e “passageiros contaminados”
Nesse trabalho de detecção tão sensível, um resultado anormal geralmente levanta duas questões principais: Isso é um artefato do próprio instrumento? Poderiam ser poluentes trazidos da terra? A equipe de pesquisa também seguiu essa ideia e investigou um por um.
Primeiro, os cientistas estavam preocupados com o facto de o sinal detectado ter origem na janela frontal de quartzo fundido do próprio SHERLOC, e não na superfície da rocha. É importante notar que “Bright Angel” é o local onde o SHERLOC conduziu suas primeiras observações científicas após a falha da cobertura contra poeira. Como o mecanismo de focagem foi forçado a ser desativado, a equipe teve que adotar um novo modelo de trabalho. Para confirmar o desempenho no novo modo, o investigador principal adjunto do SHERLOC, Kyle Uckert, do Jet Propulsion Laboratory (JPL) nos Estados Unidos, e os seus colegas conduziram testes espectroscópicos na óptica de voo de reserva no laboratório terrestre, e observaram repetidamente áreas em branco e alvos de calibração conhecidos em Marte para verificar se o instrumento estava a funcionar normalmente.
A confirmação final veio do alvo de comparação “Steamboat Hill”. Uckert disse: "Não há sinais espectrais de banda G de outros alvos rochosos próximos." Isto mostra que o sinal da banda de grafite na rocha "Bright Angel" não vem do hardware do instrumento, mas está de fato relacionado ao material na superfície da rocha específica.
A segunda questão é o risco de contaminação: poderiam essas matérias orgânicas ser “caronas” trazidas da Terra pelo rover de Marte? Os cientistas apontaram que a broca usada pelo "Perseverance" para lixar a superfície da rocha foi estritamente esterilizada antes do lançamento, e um sinal de banda G tão forte nunca foi visto antes quando foi usado em muitas rochas na cratera de Jezero. Mais importante ainda, a rocha “Cheava Falls” nunca foi contactada diretamente por qualquer hardware, e o rover apenas remove a poeira da sua superfície através da injeção de nitrogénio. A rocha de controle "Steamboat Mountain" novamente mostrou um branco - nenhuma evidência espectral de qualquer matéria orgânica. Uckert enfatizou: “Não há evidência de matéria orgânica em seu espectro”. Com base nestas etapas de exclusão, a equipe acredita que o sinal macromolecular de carbono na rocha “Bright Angel” é mais provável que seja material marciano local, e não contaminação da Terra.
Associado a diferentes minerais, sugerindo múltiplos eventos de “sequestro de carbono”
Depois de basicamente confirmar que o sinal é autêntico e confiável, a equipe de pesquisa analisou ainda mais as combinações minerais próximas a esses carbonos macromoleculares, na esperança de inferir o processo de formação e enriquecimento de materiais de carbono. “Esses ambientes químicos associados sugerem que a inserção de carbono pode ter ocorrido em pelo menos dois eventos distintos na história geológica”, disse Murphy.
Nas rochas do Templo de Apolo, os sinais macromoleculares de carbono estão concentrados em minerais de carbonato e sulfato – minerais que são normalmente o produto da água que flui dentro de rochas mais antigas e se deposita nos poros. Nas rochas "Valhalla", o carbono macromolecular está distribuído em sedimentos ricos em siliciclásticos. Murphy acredita que esta diferença provavelmente representa pelo menos duas janelas de armazenamento: primeiro, quando a matéria orgânica foi enterrada nas rochas juntamente com sedimentos lamacentos no fundo de lagos antigos; segundo, quando a água subterrânea refluiu através dessas rochas enterradas posteriormente, deixando novos minerais de carbonato e sulfato no lugar junto com o material de carbono.
No entanto, a questão chave de saber se o carbono nas rochas de Bright Angel é realmente um remanescente da antiga vida marciana permanecerá em aberto no curto prazo. Uckert disse: “O objetivo do projeto da carga científica do ‘Perseverance’ não é distinguir diretamente entre processos abióticos e biológicos, mas identificar as amostras de rochas mais valiosas e indicativas em Marte para se preparar para possíveis futuras missões de recuperação de amostras”.
Earth Lab precisa dar uma resposta mais clara
Kevin P. Hand, cientista-chefe do projeto “Perseverance” e pesquisador do JPL, destacou que embora os instrumentos atuais sejam bastante avançados, suas capacidades ainda são limitadas em comparação com a “tecnologia analítica de classe mundial” na Terra. “A combinação de instrumentos que temos a bordo do rover é excelente, mas é insignificante em comparação com a tecnologia de ponta disponível nos nossos laboratórios terrestres”, disse Hand.
Hand está particularmente interessado na assinatura isotópica do carbono nas rochas Bright Angel porque se espera que as proporções isotópicas forneçam pistas sobre o envolvimento da vida. Ele também espera analisar a quiralidade destas moléculas relacionadas com o carbono no futuro - nos sistemas de vida na Terra, a preferência de uma molécula por uma certa direcção "quiral" é um forte sinal biológico. Hand acrescentou: “Se tivermos a oportunidade de trazer amostras de volta à Terra, também poderemos usar os microscópios mais poderosos para procurar possíveis fósseis microbianos, fornecendo assim evidências mais intuitivas de atividades de vidas passadas em Marte”.
Ao mesmo tempo, a equipa de investigação também enfatizou que atualmente não faltam mecanismos de produção não vivos para este tipo de carbono macromolecular. Em alguns ambientes, as reações entre fluidos e rochas podem sintetizar compostos orgânicos sem qualquer envolvimento de vida. Murphy salienta que, na Terra, o carbono encontrado perto de minerais carbonáticos pode, por vezes, ser atribuído a reações químicas água-rocha e, por vezes, à atividade microbiana, dependendo do ambiente geológico. Hand expressou a esperança de que o Perseverance possa encontrar mais rochas desse tipo em Marte que sejam dignas de um estudo aprofundado antes que as amostras sejam transportadas de volta à Terra.
"Neste momento estamos a explorar a área fora da cratera de Jezero - e as rochas no nosso caminho atual são provavelmente algumas das mais antigas que um rover alguma vez estudou," disse Hand. "Se existisse vida em Marte no início da sua evolução, poderíamos encontrar algumas pistas nestas rochas antigas." O resultado desta pesquisa foi publicado na Science Advances (Science Advances), o número do artigo é 2026 adx0047.