Durante anos, os investigadores têm apontado as formas de antigas linhas costeiras nas planícies setentrionais de Marte como prova de que ali existiu um oceano no passado.
No entanto, persistiam algumas dúvidas. Durante quanto tempo existiu realmente esse oceano? Terá desaparecido ao fim de apenas alguns milhares de anos ou manteve-se ao longo de uma escala de tempo geológica?
Agora, uma marca química ao longo da margem de uma enorme bacia marciana permitiu aos cientistas chegar a um valor. A evidência está num mineral que se acumula precisamente na zona onde a água encontra uma costa pouco profunda, alterando a cronologia até aqui aceite.
A linha costeira mineral de Marte
A Utopia Planitia é uma depressão com 3.300 quilómetros de largura no hemisfério norte de Marte, local onde o rover chinês Zhurong aterrou em 2021. O Dr. Yan Li, da Universidade de Pequim (PKU), e os seus colegas identificaram um anel de óxidos de manganês ao longo da sua orla.
As concentrações aumentam com a altitude: passam de cerca de 2,7% em peso nas zonas mais baixas para 7,4% a cerca de 9 metros acima. Os óxidos de manganês terminam de forma brusca num limite superior bem definido, reproduzindo o padrão observado nas margens de lagos pouco profundos da Terra.
Este anel tem uma designação formal - o “anel de banheira” - e forma-se em torno de águas pouco profundas na Terra, onde o manganês dissolvido oxida na fronteira entre a água e o ar. Em Marte, a mesma química produziu uma marca do mesmo tipo.
Como a IA contribuiu
Reconhecer minerais de manganês a partir da luz infravermelha é mais difícil do que parece: os óxidos criam revestimentos finos e irregulares que dispersam a luz de formas que os métodos tradicionais não conseguem interpretar com fiabilidade.
A equipa desenvolveu uma rede neuronal personalizada, denominada SCANet, treinada com 13.742 leituras de luz infravermelha obtidas em amostras criadas em laboratório para reproduzir as condições do solo marciano.
O trabalho de IA resultou de uma colaboração com investigadores da Universidade de Aeronáutica e Astronáutica de Pequim (BUAA), cujos engenheiros trabalharam na arquitectura de aprendizagem profunda.
Seguiu-se a análise em larga escala: mais de 5,7 milhões de medições recolhidas pelo Zhurong e por sondas orbitais europeias e norte-americanas.
As previsões da rede coincidiram com medições químicas independentes realizadas pelo instrumento laser do rover.
O anel revela a idade do oceano de Marte
Um anel representa um instante, mas a equipa procurava um relógio - e foi a química do manganês que o forneceu. Em água pouco profunda e rica em oxigénio, o manganês dissolvido transforma-se em minerais de óxido sólidos a uma velocidade conhecida.
Ao combinar essa taxa com o intervalo de profundidade em que se encontra o anel, os cálculos permitem determinar um período. O resultado indica que o oceano existiu entre 0,8 e 1,5 milhões de anos. É o primeiro valor concreto alguma vez atribuído à sua duração.
Estudos anteriores tinham identificado depósitos semelhantes a linhas costeiras e canais soterrados na bacia. Há muito que os investigadores suspeitavam de que um oceano antigo preenchera a Utopia Planitia em Marte. Contudo, até este estudo, ninguém conseguira determinar durante quanto tempo ali permaneceu.
Marte entra numa era seca
O anel formou-se durante o Hespérico - o período geológico intermédio de Marte - há aproximadamente 3,7 a 3,4 mil milhões de anos. Esta fase situou-se entre a juventude húmida do planeta e a posterior era Amazónica, fria e seca.
A transição entre essas duas eras, há cerca de 3 mil milhões de anos, parece ter encerrado o oceano de Marte. Depois ocorreu o soterramento.
É provável que erupções vulcânicas do Elysium Mons tenham espalhado lava pelas zonas inferiores da bacia, cobrindo grande parte do fundo marinho rico em manganês.
A actividade associada ao clima frio perto do polo norte parece ter apagado elementos da superfície em latitudes mais elevadas, deixando a expressão mais nítida do anel a sul de aproximadamente 45 graus de latitude.
O mapeamento também altera a estimativa da profundidade deste oceano em Marte, situando-a entre 150 e 400 metros, um valor inferior ao indicado por estimativas mais antigas.
Tempo suficiente para a vida
Um período de um milhão de anos com um oceano estável em Marte ultrapassa o mínimo que os investigadores consideram necessário para que a química básica da vida possa começar.
Este mesmo intervalo coincide com a época em que se acredita que os primeiros micróbios tenham surgido na Terra, há cerca de 3,4 mil milhões de anos.
A modelação da atmosfera do Marte primitivo aponta para episódios de aumento do oxigénio durante esta era, precisamente as condições exigidas pela química do manganês.
Esta coincidência não demonstra que Marte tenha alojado vida, mas significa que a bacia dispôs de tempo para tal.
O manganês desperta ainda o interesse dos astrobiólogos por outra razão. Na Terra, os micróbios são responsáveis por grande parte da química de oxidação que origina estes mesmos minerais.
Por isso, as zonas ricas em manganês são alvos úteis em futuras pesquisas de indícios de vida passada em Marte.
Alvos para futuras missões
Para além da questão histórica, o anel de manganês tem relevância prática. Estes depósitos podem ajudar a dividir moléculas de água e a libertar oxigénio.
Esta química poderá permitir que futuras missões tripuladas produzam ar respirável directamente a partir da superfície marciana.
As concentrações de manganês perto da margem da bacia também oferecem aos responsáveis pelo planeamento de rovers alvos específicos - locais onde ainda poderão subsistir vestígios de biologia primitiva.
Marte é frequentemente apresentado como um planeta marcado por episódios breves de água. O anel de manganês indica o contrário.
Na Utopia Planitia, um oceano estável durou cerca de um milhão de anos, e o registo mineral do seu recuo continua a poder ser lido a partir da órbita.
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