Curiosity encontrou matéria orgânica na superfície de Marte. Artigo defende que substâncias podem ser criadas sem processos biológicos.
A superfície marciana mostra amplas evidências de seu passado quente e aquoso. Antigos deltas, leitos de lagos e canais de rios secos são abundantes no planeta vermelho. Quando o rover Mars Science Laboratory (MSL) Curiosity, da NASA, encontrou matéria orgânica em sedimentos antigos no paleolago da Cratera Jezero, foi tentador concluir que a vida criou a matéria. Entretanto, novas pesquisas sugerem que outros processos são responsáveis.
Na Terra, existem três isótopos de carbono: carbono-12 (12C), carbono-13 (13C) e carbono-14 (14C). O carbono 99% é 12C, com o 13C representando o outro 1%. (O 14C é extremamente raro e instável, por isso se decompõe em nitrogênio-14, 14N).
Em 2022, o Curiosity fez um levantamento do carbono orgânico em sedimentos na cratera Gale. O carbono orgânico é geralmente descrito como átomos de carbono ligados covalentemente a átomos de hidrogênio e é a base das moléculas orgânicas. O carbono orgânico pode ser 12C ou 13C, e as quantidades são importantes: cerca de 200 a 273 partes por milhão (ppm) de carbono orgânico na Cratera Gale.
“Isso é comparável ou até maior do que a quantidade encontrada em rochas de locais de vida muito baixa na Terra, como partes do deserto de Atacama, e mais do que foi detectado em meteoritos de Marte”, disse Jennifer Stern, do Centro de Voo Espacial Goddard, da NASA, quando os resultados chegaram.
Esse carbono é uma evidência importante para a compreensão da história de Marte. Ele pode ajudar cientistas a entender os processos atmosféricos e as condições ambientais do planeta e até mesmo lançar luz sobre a possibilidade de vida. A compreensão do carbono marciano pode até nos ajudar a entender a habitabilidade e a química pré-biótica em exoplanetas.
A proporção de isótopos desse carbono é diferente da da Terra. Ele tem uma quantidade menor de 13C em relação ao 12C em comparação com a Terra. Por que essa discrepância? Pesquisadores tentaram responder a essa pergunta em um artigo recente publicado na Nature Geoscience. O autor principal é Yuichiro Ueno, biogeoquímico do Departamento de Ciências da Terra e Planetárias do Instituto de Tecnologia de Tóquio.
“Forte depleção de 13C na matéria orgânica sedimentar na Cratera Gale foi detectada recentemente pelo rover Curiosity”, escrevem os autores. “Embora essa depleção enigmática continue sendo debatida, se estiver correta, é necessário um mecanismo para causar essa forte depleção de 13C.”
“Ao medir a razão entre isótopos estáveis 13C e 12C, a matéria orgânica marciana tem uma abundância de 13C de 0,92% a 0,99% do carbono que a compõe”, explicou Ueno em um comunicado à imprensa. “Isso é extremamente baixo em comparação com a matéria orgânica sedimentar da Terra, que é de cerca de 1,04%, e com o CO2 atmosférico, em torno de 1,07%, ambos remanescentes biológicos e não semelhantes à matéria orgânica dos meteoritos, que é de cerca de 1,05%.”
O meteorito marciano ALH 84001 foi encontrado nas Montanhas Allan, na Antártida, em dezembro de 1984. Com cerca de quatro bilhões de anos, ele é rico em 13C, aumentando o enigma do carbono de Marte. De alguma forma, o 13C se esgotou de lá para cá.
O escape solar é uma possível razão para esse esgotamento, mas os autores descartam essa possibilidade. Segundo eles, “com base em observações geomagnéticas, Marte primitivo provavelmente tinha um campo geomagnético antes de 4 Ga”. Esse campo teria impedido o escape solar.
UV Para determinar o que está por trás dessa discrepância, Ueno e seus colegas simularam diferentes condições atmosféricas marcianas. Os resultados mostraram que o fracionamento de isótopos pela luz ultravioleta solar é responsável pela depleção de 13C.
Os carbonos -12 e -13 respondem de forma diferente à luz UV. O 12C absorve preferencialmente a luz ultravioleta, que o dissocia em monóxido de carbono, que é pobre em 12C. O que fica para trás é o CO2 enriquecido com 13C.
Os cientistas observaram esse processo nas atmosferas superiores da Terra e de Marte. Na atmosfera redutora de Marte, onde o oxigênio estava esgotado, o CO2 enriquecido com 13C teria se transformado em formaldeído e possivelmente em metanol. Mas esses compostos não permaneceram estáveis. Nos primórdios de Marte, a temperatura da superfície estava próxima do ponto de congelamento da água e nunca ultrapassava cerca de 27 °C. A partir daí, eles se acumularam nos sedimentos.
Indo além, os pesquisadores usaram modelos para mostrar que, em uma atmosfera marciana com uma proporção de CO2 para CO de 9:1, 20% do CO2 teria sido convertido em CO, levando à proporção de isótopos de carbono sedimentar que vemos hoje. O CO2 atmosférico restante seria mais alto em 13C, e ambos os valores estão de acordo com o que o Curiosity encontrou e com o meteorito ALH 84001.
Esse é um cenário plausível que pode explicar as curiosas descobertas de carbono do robô da NASA.
O estudo da equipe também inclui alguns outros detalhes importantes. Por exemplo, o CO atmosférico pode não ter vindo apenas da fotólise pela luz UV. Parte dele pode ter vindo de erupções vulcânicas. E ele pode não ter sido a única fonte de compostos orgânicos que chegaram aos sedimentos.
“Se a estimativa desta pesquisa estiver correta, pode haver uma quantidade inesperada de material orgânico presente nos sedimentos marcianos. Isso sugere que as futuras explorações de Marte poderão descobrir grandes quantidades de matéria orgânica”, disse Ueno.
Embora a pesquisa nos mostre que a vida não precisa estar presente para produzir essas substâncias, ela não pode excluir a vida. Ninguém pode. Pelo menos, por enquanto.
A pesquisa também mostra como a química atmosférica pode ser complexa e como pode ser difícil tirar conclusões de estudos atmosféricos de exoplanetas. Fica o lembrete de que quaisquer conclusões são provavelmente prematuras.