Características em forma de aranha chamadas terrenos araneiformes são encontradas no hemisfério sul de Marte, esculpidas na paisagem por gás dióxido de carbono. Esta imagem de 2009 tirada pelo Mars Reconnaissance Orbiter da NASA mostra várias dessas formações distintas w…”
Manchas escuras vistas neste exemplo de terreno araniforme capturado pelo Mars Reconnaissance Orbiter da NASA em 2018 são consideradas solo ejetado da superfície por plumas de gás dióxido de carbono. Um conjunto de experimentos no JPL buscou recriar essas s…”
Testes na Terra parecem confirmar como as formações geológicas em formato de aranha do Planeta Vermelho são esculpidas pelo dióxido de carbono.
Aqui está uma olhada dentro do DUSTIE do JPL, uma câmara do tamanho de um barril de vinho usada para simular as temperaturas e a pressão do ar de outros planetas – neste caso, o gelo de dióxido de carbono encontrado no polo sul de Marte. Experimentos conduzidos na câmara confirmaram como M… Crédito: NASA/JPL-Caltech”
Desde que as descobriram em 2003 por meio de imagens de orbitadores, os cientistas se maravilharam com formas semelhantes a aranhas espalhadas pelo hemisfério sul de Marte. Ninguém tem certeza de como essas características geológicas são criadas. Cada formação ramificada pode se estender por mais de meia milha (1 quilômetro) de ponta a ponta e incluir centenas de “pernas” finas. Chamadas de terreno araneiforme, essas características são frequentemente encontradas em aglomerados, dando à superfície uma aparência enrugada.
A teoria principal é que as aranhas são criadas por processos envolvendo gelo de dióxido de carbono, o que não ocorre naturalmente na Terra. Graças a experimentos detalhados em um novo artigo publicado no The Planetary Science Journal, cientistas recriaram, pela primeira vez, esses processos de formação em temperaturas e pressão atmosférica marcianas simuladas.
“As aranhas são estranhas e belas características geológicas por si só”, disse Lauren Mc Keown do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia. “Esses experimentos ajudarão a ajustar nossos modelos de como elas se formam.”
O estudo confirma vários processos de formação descritos pelo que é chamado de modelo de Kieffer: a luz solar aquece o solo quando brilha através de placas transparentes de gelo de dióxido de carbono que se acumulam na superfície marciana a cada inverno. Sendo mais escuro do que o gelo acima dele, o solo absorve o calor e faz com que o gelo mais próximo a ele se transforme diretamente em gás de dióxido de carbono – sem se transformar em líquido primeiro – em um processo chamado sublimação (o mesmo processo que envia nuvens de “fumaça” subindo do gelo seco). À medida que o gás aumenta a pressão, o gelo marciano racha, permitindo que o gás escape. À medida que ele se infiltra para cima, o gás leva consigo um fluxo de poeira escura e areia do solo que pousa na superfície do gelo.
Quando o inverno se transforma em primavera e o gelo restante sublima, de acordo com a teoria, as cicatrizes semelhantes a aranhas dessas pequenas erupções são o que resta.
Recriando Marte em laboratório
Para Mc Keown e seus coautores, a parte mais difícil de conduzir esses experimentos foi recriar as condições encontradas na superfície polar marciana: pressão atmosférica extremamente baixa e temperaturas tão baixas quanto 301 graus Fahrenheit negativos (185 graus Celsius negativos). Para fazer isso, Mc Keown usou uma câmara de teste resfriada por nitrogênio líquido no JPL, o Dirty Under-vacuum Simulation Testbed for Icy Environments, ou DUSTIE.
Essas formações semelhantes às “aranhas” do Planeta Vermelho apareceram dentro do simulador de solo marciano durante experimentos na câmara DUSTIE do JPL. O gelo de dióxido de carbono congelado dentro do simulador foi aquecido por um aquecedor abaixo, transformando-o novamente em gás que eventualmente… Crédito: NASA/JPL-Caltech”
“Eu adoro DUSTIE. É histórico”, disse Mc Keown, observando que a câmara do tamanho de um barril de vinho foi usada para testar um protótipo de uma ferramenta de raspagem projetada para o Mars Phoenix Ölander da NASA. A ferramenta foi usada para quebrar gelo de água, que a espaçonave recolheu e analisou perto do polo norte do planeta.
Para este experimento, os pesquisadores resfriaram o simulador de solo marciano em um recipiente submerso em um banho de nitrogênio líquido. Eles o colocaram na câmara DUSTIE, onde a pressão do ar foi reduzida para ser semelhante à do hemisfério sul de Marte. O gás dióxido de carbono então fluiu para a câmara e condensou-se de gás para gelo ao longo de três a cinco horas. Foram necessárias muitas tentativas antes que Mc Keown encontrasse as condições certas para que o gelo se tornasse espesso e translúcido o suficiente para que os experimentos funcionassem.
Depois que obtiveram gelo com as propriedades certas, eles colocaram um aquecedor dentro da câmara abaixo do simulador para aquecê-lo e quebrar o gelo. Mc Keown ficou em êxtase quando finalmente viu uma coluna de gás dióxido de carbono irrompendo de dentro do simulador em pó.
“Era tarde numa sexta-feira à noite e a gerente do laboratório entrou de repente depois de me ouvir gritando”, disse Mc Keown, que trabalhava para fazer uma pluma como essa há cinco anos. “Ela pensou que tinha ocorrido um acidente.”
As plumas escuras abriram buracos no simulador à medida que fluíam, expelindo simulador por até 10 minutos antes que todo o gás pressurizado fosse expelido.
Os experimentos incluíram uma surpresa que não foi refletida no modelo de Kieffer: gelo se formou entre os grãos do simulador e então o quebrou. Esse processo alternativo pode explicar por que as aranhas têm uma aparência mais “rachada”. Se isso acontece ou não parece depender do tamanho dos grãos do solo e de quão incrustado o gelo de água está no subsolo.
“É um daqueles detalhes que mostram que a natureza é um pouco mais confusa do que a imagem dos livros didáticos”, disse Serina Diniega, do JPL, coautora do artigo.
O que vem a seguir para o teste de pluma
Agora que as condições foram encontradas para a formação de plumas, o próximo passo é tentar os mesmos experimentos com luz solar simulada de cima, em vez de usar um aquecedor abaixo. Isso pode ajudar os cientistas a restringir a gama de condições sob as quais as plumas e a ejeção de solo podem ocorrer.
Ainda há muitas perguntas sobre as aranhas que não podem ser respondidas em laboratório. Por que elas se formaram em alguns lugares de Marte, mas não em outros? Já que elas parecem resultar de mudanças sazonais que ainda estão ocorrendo, por que elas não parecem estar crescendo em número ou tamanho ao longo do tempo? É possível que elas sejam sobras de muito tempo atrás, quando o clima era diferente em Marte — e, portanto, poderiam fornecer uma janela única para o passado do planeta.
Por enquanto, os experimentos de laboratório serão o mais próximo possível das aranhas que os cientistas conseguirem chegar. Os rovers Curiosity e Perseverance estão explorando o Planeta Vermelho longe do hemisfério sul, que é onde essas formações aparecem (e onde nenhuma nave espacial jamais pousou). A missão Phoenix, que pousou no hemisfério norte, durou apenas alguns meses antes de sucumbir ao frio polar intenso e à luz solar limitada.
