Por muitos anos, cientistas vêm apontando o contorno de antigas linhas costeiras nas terras baixas do hemisfério norte de Marte como um indício de que já existiu um oceano ali.
Mesmo assim, algumas dúvidas persistiam: por quanto tempo esse oceano teria permanecido? Ele teria desaparecido em apenas alguns milhares de anos ou resistido por escalas de tempo geológicas?
Agora, uma “mancha” química ao longo da borda de uma enorme bacia marciana ajudou a colocar um número nessa história. A pista vem de um mineral que se acumula justamente onde a água encontra uma margem rasa - e isso muda a cronologia.
A linha costeira mineral de Marte
A Utopia Planitia é uma depressão de 3,300 quilômetros (2,050 milhas) de largura no hemisfério norte de Marte, local onde o rover chinês Zhurong pousou em 2021. A equipe liderada pelo Dr. Yan Li, da Peking University (PKU), identificou um anel de óxidos de manganês acompanhando a borda dessa bacia.
Os teores aumentam conforme a altitude sobe: vão de cerca de 2.7% em massa nos pontos mais baixos até 7.4% aproximadamente 9 metros (30 pés) acima. Em seguida, os óxidos de manganês terminam de forma abrupta num limite superior bem definido - um padrão equivalente ao observado ao redor de lagos rasos na Terra.
Esse anel tem até um nome consagrado: “anel de banheira”. Ele aparece em ambientes rasos aqui na Terra quando o manganês dissolvido se oxida na fronteira entre água e ar. Em Marte, a mesma química parece ter deixado o mesmo tipo de marca.
Como a IA ajudou
Reconhecer minerais de manganês a partir de luz infravermelha é mais complicado do que parece. Esses óxidos se formam como películas finas e irregulares, que espalham a luz de maneiras que métodos tradicionais não conseguem interpretar com confiabilidade.
Para contornar isso, o grupo criou uma rede neural própria, chamada SCANet. O modelo foi treinado com 13,742 leituras de infravermelho obtidas em amostras produzidas em laboratório, preparadas para reproduzir condições parecidas com as do solo marciano.
O componente de IA tomou forma em colaboração com pesquisadores da Beihang University (BUAA), cujos engenheiros trabalharam na arquitetura de aprendizado profundo.
Depois veio o processamento em grande escala: mais de 5.7 milhões de medições do Zhurong e de orbitadores europeus e americanos.
As previsões do modelo bateram com leituras químicas independentes feitas pelo instrumento a laser do rover.
O anel revela a idade do oceano
Um anel registra um momento, mas a equipe buscava um “relógio” - e a química do manganês forneceu esse caminho. Em águas rasas e ricas em oxigênio, o manganês dissolvido se transforma em minerais sólidos de óxido de manganês a uma taxa conhecida.
Ao combinar essa taxa com a faixa de profundidade (e altitude) em que o anel aparece, a conta resulta num intervalo de tempo. O cálculo indica que o oceano teria durado de 0.8 a 1.5 milhão de anos - a primeira estimativa com um número sólido para essa permanência.
Estudos anteriores já haviam encontrado depósitos com aparência de litoral e canais enterrados na bacia. Havia, há muito tempo, a suspeita de que um oceano antigo teria preenchido a Utopia Planitia em Marte; porém, antes deste trabalho, ninguém conseguia dizer por quanto tempo ele realmente ficou ali.
Marte entra numa era seca
A formação do anel ocorreu durante o Hesperiano - o período geológico intermediário de Marte - aproximadamente entre 3.7 e 3.4 bilhões de anos atrás. Essa fase se encaixa entre a juventude mais úmida do planeta e o período Amazônico, mais frio e seco, que veio depois.
A mudança entre essas duas eras, por volta de 3 bilhões de anos atrás, parece ter encerrado a existência do oceano. Em seguida, veio o soterramento.
É provável que erupções vulcânicas do Elysium Mons tenham empurrado lava sobre as porções mais baixas da bacia, recobrindo grande parte do fundo marinho rico em manganês.
Além disso, processos associados a um clima frio próximos ao polo norte parecem ter apagado feições superficiais em latitudes mais altas, deixando a expressão mais nítida do anel ao sul de cerca de 45 graus de latitude.
O mapeamento também ajusta a profundidade desse oceano em Marte, estimando algo entre 150 e 400 metros (490 a 1,310 pés), mais raso do que sugeriam avaliações mais antigas.
Tempo suficiente para a vida
Um oceano estável em Marte por cerca de um milhão de anos ultrapassa o tempo mínimo que muitos pesquisadores consideram necessário para que a química básica da vida comece a se estabelecer.
Essa mesma janela coincide com o período em que se acredita que os primeiros microrganismos tenham surgido na Terra, por volta de 3.4 bilhões de anos atrás.
Modelagens atmosféricas do Marte primitivo também indicam episódios de aumento de oxigênio nessa época - exatamente o tipo de condição exigida pela química do manganês.
Essa coincidência não prova que Marte abrigou vida, mas sugere que a bacia teve tempo para isso.
O próprio manganês chama a atenção da astrobiologia por outro motivo: na Terra, microrganismos participam de grande parte da química de oxidação que forma esses mesmos minerais.
Por isso, regiões enriquecidas em manganês viram alvos interessantes para futuras buscas por sinais de vida passada em Marte.
Alvos para missões futuras
Além de esclarecer o passado, o anel de manganês tem utilidade prática. Esses depósitos podem ajudar a separar moléculas de água e liberar oxigênio.
Em princípio, essa química poderia oferecer a missões tripuladas no futuro um meio de produzir ar respirável diretamente a partir da superfície marciana.
O manganês concentrado próximo à borda da bacia também fornece alvos claros para o planejamento de rovers - locais onde vestígios de uma biologia antiga talvez ainda estejam preservados.
Marte costuma ser descrito como um planeta marcado por episódios breves de água. O anel de manganês aponta para outra possibilidade.
Na Utopia Planitia, um oceano estável persistiu por volta de um milhão de anos, e o registro mineral do seu recuo ainda pode ser lido a partir da órbita.
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