Anel de manganês em Utopia Planitia define a duração do oceano em Marte

Por muitos anos, cientistas apontaram formatos de antigas linhas de costa nas baixadas do norte de Marte como indício de que, no passado, existiu um oceano ali.

Mesmo assim, algumas dúvidas permaneciam. Quanto tempo esse oceano realmente durou? Ele desapareceu em poucos milhares de anos ou conseguiu se manter por um intervalo geológico?

Agora, uma espécie de “mancha” química ao longo da borda de uma enorme bacia marciana permitiu aos pesquisadores chegar a um número. A pista está num mineral que se acumula justamente onde a água encontra uma margem rasa - o que muda a cronologia desse oceano.

A linha de costa mineral de Marte

Utopia Planitia é uma depressão de 3.300 quilômetros de largura no hemisfério norte de Marte, onde o rover chinês Zhurong pousou em 2021. O grupo liderado pelo Dr. Yan Li, da Universidade de Pequim (PKU), identificou um anel de óxidos de manganês distribuído ao longo da borda dessa bacia.

As concentrações aumentam conforme a altitude sobe: vão de cerca de 2.7% em massa nas áreas mais baixas para 7.4% aproximadamente 9 metros acima. Em vez de se espalharem gradualmente, os óxidos de manganês terminam de forma repentina num limite superior bem definido - um padrão igual ao observado em lagos rasos na Terra.

Esse tipo de faixa tem um nome técnico: o “anel de banheira”. Ele aparece em ambientes de águas pouco profundas no nosso planeta, quando o manganês dissolvido se oxida na interface entre água e ar. Em Marte, a mesma química parece ter deixado uma marca equivalente.

Como a IA ajudou

Reconhecer minerais de manganês a partir de luz infravermelha é mais complexo do que parece. Os óxidos formam películas finas e irregulares que espalham a luz de um jeito que métodos tradicionais não conseguem interpretar com consistência.

Para contornar isso, a equipe desenvolveu uma rede neural sob medida chamada SCANet. O modelo foi treinado com 13,742 leituras de infravermelho obtidas em amostras produzidas em laboratório, preparadas para simular condições típicas do solo marciano.

O trabalho com IA foi viabilizado por uma colaboração com pesquisadores da Universidade Beihang (BUAA), cujos engenheiros contribuíram com a arquitetura de aprendizagem profunda.

Em seguida veio a etapa em escala: mais de 5.7 milhões de medições reunidas a partir do Zhurong e de orbitadores europeus e norte-americanos.

As previsões do modelo bateram com leituras químicas independentes feitas pelo instrumento a laser do rover.

O anel revela a idade do oceano

O anel funciona como um retrato do ambiente, mas os cientistas buscavam um “relógio” - e a química do manganês forneceu isso. Em águas rasas e ricas em oxigênio, o manganês dissolvido se transforma em minerais de óxido sólido a uma taxa conhecida.

Ao combinar essa taxa com a faixa de profundidade/altura em que o anel aparece, o cálculo resulta num intervalo de tempo. A estimativa indica que o oceano teria durado de 0.8 a 1.5 milhão de anos. É a primeira vez que se obtém um número concreto para essa duração.

Estudos anteriores já haviam descrito depósitos parecidos com linhas de costa e canais soterrados dentro da bacia. Havia, há muito tempo, a suspeita de que um oceano antigo ocupou a Utopia Planitia em Marte. Porém, até este trabalho, ninguém conseguia dizer por quanto tempo ele permaneceu.

Marte entra numa era seca

O anel teria se formado durante o Hesperiano - o período geológico intermediário de Marte - aproximadamente entre 3.7 e 3.4 bilhões de anos atrás. Esse intervalo ocorre entre a “juventude úmida” do planeta e a era Amazônica, posterior, marcada por frio e aridez.

A passagem entre essas duas eras, por volta de 3 bilhões de anos atrás, ao que tudo indica, teria encerrado o oceano marciano. Depois, veio o soterramento.

É provável que erupções vulcânicas vindas de Elysium Mons tenham levado lava às porções mais baixas da bacia, cobrindo grande parte do fundo marinho enriquecido em manganês.

Processos associados a clima frio próximos ao polo norte parecem ter apagado feições superficiais em latitudes mais altas, o que deixou a expressão mais nítida do anel ao sul de cerca de 45 graus de latitude.

O mapeamento também ajusta a estimativa de profundidade desse oceano em Marte: entre 150 e 400 metros, portanto mais raso do que sugeriam estimativas mais antigas.

Tempo suficiente para a vida

Um oceano estável em Marte por uma janela de cerca de um milhão de anos supera o mínimo que pesquisadores consideram necessário para que a química básica da vida consiga começar.

Esse intervalo também coincide com a época em que se acredita que os primeiros microrganismos tenham surgido na Terra, por volta de 3.4 bilhões de anos atrás.

Modelagens da atmosfera do Marte primitivo indicam episódios de aumento de oxigênio nesse período - exatamente o tipo de condição que a química do manganês exigiria.

A coincidência não prova que Marte abrigou vida, mas indica que a bacia teve tempo para isso.

O manganês chama a atenção de astrobiólogos por outro motivo. Na Terra, microrganismos impulsionam boa parte da química de oxidação que forma esses mesmos minerais.

Por isso, zonas ricas em manganês se tornam alvos promissores em futuras buscas por sinais de vida passada em Marte.

Alvos para missões futuras

Além de responder à questão histórica, o anel de manganês tem implicações práticas. Esses depósitos podem ajudar a separar moléculas de água e liberar oxigênio.

Essa química poderia oferecer a missões tripuladas futuras um caminho para produzir ar respirável diretamente a partir da superfície marciana.

O manganês concentrado próximo à borda da bacia também dá aos planejadores de rovers pontos bem definidos de interesse - locais onde vestígios de biologia antiga talvez ainda possam estar preservados.

Marte costuma ser descrito como um planeta de episódios curtos de água. O anel de manganês aponta para um cenário diferente.

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.