Como o Perseverance Rover da NASA procurará vida em Marte

Quando o rover Perseverance da NASA for lançado neste verão, ele enfrentará uma das missões mais ambiciosas em qualquer projeto de exploração espacial até hoje: procurar por evidências de vida em Marte. Se alguma vez houve vida em Marte, quase certamente não há agora - então, como você procura evidências de algo com bilhões de anos em outro planeta?

A resposta envolve o rover mais pesado já enviado a outro planeta, um leito de lago seco com milhões de anos e um laser superpotente que vaporiza amostras a 6 metros de distância. Conversamos com dois especialistas em Marte da NASA para saber mais.

Uma breve história de Marte

Marte hoje é um planeta frio e estéril com uma atmosfera muito fina e inóspita para a vida. Mas bilhões de anos atrás, era um lugar muito diferente, coberto por águas superficiais e possivelmente até abrigando um enorme oceano que se espalhava por seu hemisfério norte. Esses fatores significam que ele poderia ter hospedado vida.

“O que sabemos é que havia água abundante na superfície de Marte em seu passado distante”, Katie Stack Morgan, pesquisador em geologia marciana no Jet Propulsion Lab da NASA, disse. “Temos evidências abundantes disso em … minerais que observamos na superfície, as formas de terra que vemos, o redes de vales esculpidas na superfície de Marte, a presença desses deltas em antigas bacias de lagos de crateras. Nós sabemos isso a água estava lá na superfície.”

Esse conhecimento leva a outras inferências, como a de que a temperatura da superfície deve ter sido mais quente, pois hoje está muito frio para que a água exista continuamente como líquido na superfície. Também sugere que A atmosfera de Marte era provavelmente mais espessa e rica do que é hoje.

Há algum debate sobre exatamente por quanto tempo a água esteve na superfície, mas os cientistas concordam que ela esteve lá por quanto tempo. Pilha Morgan descritos como “períodos de tempo geologicamente significativos”.

E onde há água líquida, há potencial para a existência de vida.

Como seria a vida em Marte?

Os pesquisadores têm o cuidado de enfatizar que estão procurando a vida como a conhecemos – porque seria impossível procurar por algo totalmente desconhecido. Mas há boas razões para supor que, se houvesse vida em Marte, seria pelo menos comparativamente semelhante à vida aqui na Terra.

“Existe variabilidade de vida microbiana aqui na Terra”, Pilha Morgan dito, dependendo de fatores ambientais como umidade, temperaturas, altitude e muitos outros. “Mas uma das razões pelas quais esperamos que a vida, se existisse em Marte, fosse pelo menos reconhecível, é que até agora como podemos ver, os tipos de configurações em Marte já foram muito semelhantes aos tipos de configurações que temos em Terra."

Sabemos que havia lagos em Marte, assim como os da Terra, bem como formações como deltas e montanhas. Nós sabemos que existem moléculas orgânicas em Marte, que pode ser criado pela vida, mas também pode ter surgido de outros processos naturais. Em algum momento da história do planeta, pode ter sido não tão diferente da Terra hoje.

“Temos todos os motivos para acreditar que os micróbios, se existissem em Marte, se adaptariam da mesma forma que os micróbios da Terra se adaptaram”, disse Stack Morgan. “Até onde sabemos, tínhamos os mesmos ingredientes para a vida em Marte que tínhamos aqui na Terra. Isso cria a confiança de que, se existisse vida em Marte, nós a reconheceríamos.”

Como são as evidências de vida

Então, como identificamos algo que pode ter estado vivo?

Infelizmente, “não há tricorder”, Luther Beegle, investigador principal do SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals) no rover Perseverance, disse. "Não há nada que você possa apontar e dizer: 'Oh, existe vida'. É muita informação que você tem que percorrer, para olhar tudo junto e chegar a uma conclusão científica."

“Estamos procurando o que chamamos de bioassinaturas em potencial”, explicou Beegle. “Em qualquer corpo do sistema solar, a menos que algo esteja acenando para você, não tenho certeza se você pode chamar isso de vida ou não. Temos um sério debate científico nesta comunidade sobre o que é a vida e como você a detecta.”

Seria fácil detectar comunidades de microorganismos atualmente vivos, como tapetes bacterianos. Mas é muito improvável que encontremos organismos atualmente vivos em Marte, então os cientistas procuram evidências de que essas comunidades possam ter existido no passado.

“Mas é difícil dizer como seriam essas comunidades depois de dois [bilhões] a três bilhões de anos sentados na superfície”, disse Beegle. “Portanto, é difícil para nós saber qual medida poderíamos fazer que nos permitiria dizer: 'Isso estava definitivamente vivo.'

“O que podemos fazer é dizer: ‘Esta é uma amostra realmente interessante. Há uma boa chance de que isso estivesse vivo há muito tempo. Devemos trazer esta amostra de volta e examiná-la em um laboratório terrestre. ' E então você pode chegar a um consenso científico.

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Quando se trata de localizar evidências em amostras, o primeiro e mais óbvio método é simplesmente procurá-las.

“A primeira maneira de procurar sinais de vida antiga é com suas câmeras”, Pilha Morgan explicou. “Você imagina o terreno ao seu redor e procura o que chamamos de características morfológicas – formas e texturas nas rochas — que parecem inusitadas ou que podem não ter sido formadas por processos físicos processos. Então, o exemplo mais fácil que você poderia imaginar aqui na Terra é um osso de dinossauro, em termos de exemplos de evidências macroscópicas de vida e megafauna carismática.

“Mas esperamos que a busca em Marte exija mais sutileza. Como as missões anteriores do rover não observaram a megafauna de forma alguma, então, se estamos procurando por sinais de vida, é provável que seja em escala microbiana”.

Então, para entender como podem ser as evidências de vida microbiana em Marte, podemos olhar para as rochas aqui na Terra e como elas preservam sinais de vida antiga. “Procuramos formas e texturas de escala muito fina nas rochas,” Pilha Morgan disse. “Mas também coisas como camadas de rocha, que talvez enruguem de uma maneira incomum. Ou talvez padrões que não esperávamos.”

A outra maneira de procurar sinais de vida é focar na composição das rochas, especialmente na presença de materiais orgânicos em potencial. A presença de matéria orgânica e as texturas incomuns das rochas em combinação podem sugerir que a vida já existiu ali.

Essa combinação de composição e textura é exatamente o que o instrumento SHERLOC de Beegle foi projetado para investigar. E, ao contrário dos rovers anteriores, ele pode investigar amostras sem destruir a textura das rochas. “É exatamente assim que procuramos evidências de vida antiga em nosso próprio registro rochoso aqui na Terra”, disse. Pilha Morgan disse. “E agora podemos fazer isso em Marte.”

Usando a luz para analisar rochas

A ferramenta mais importante do SHERLOC é seu espectrômetro, que usa luz para ver do que uma amostra é feita. “Você ilumina algo e olha para o comprimento de onda da luz que emite, o que lhe diz qual é a cor”, explicou Beegle. “E olhando para essa cor, você pode dizer algo sobre a amostra.”

Existem muitos tipos diferentes de espectroscopia, como a espectroscopia de quebra induzida por laser realizada pelo instrumento SuperCam do Perseverance, na qual um laser de alta potência vaporiza uma amostra e analisa os compostos liberados. Mas, para buscar indícios de vida, é preciso olhar em escala menor e, de preferência, usar um método não destrutivo, para não precisar destruir uma amostra para analisá-la.

O SHERLOC usa um método não destrutivo chamado espectroscopia Raman. “Na espectroscopia raman, você pode dizer se algo é um aminoácido, ou se é um carbonato, ou se é um carvão ou outra coisa”, explicou Beegle. O SHERLOC também pode realizar espectroscopia fluorescente, que pode detectar a presença de moléculas orgânicas.

Usados ​​juntos, esses métodos podem fornecer informações sobre uma amostra, como se ela é orgânica, se foi formada em um ambiente líquido, se estava em alta temperatura e assim por diante. Os dados SHERLOC também podem ser combinados com dados de outros instrumentos Perseverance como PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry) ou as câmeras em Mastcam-Z para dar uma imagem mais completa do que qualquer amostra é composta de.

Particularmente valiosas para o estudo são as rochas sedimentares que se formam em camadas ao longo do tempo. Se o Perseverance puder encontrar e analisar tal amostra, poderá ver como o ambiente em Marte se desenvolveu ao longo de milhares de anos – e pode até ter um vislumbre de algo como uma camada de carbonato dentro de um monte de camadas basálticas, o que sugere que algo raro e importante aconteceu em um determinado ponto no tempo na região. história.

Escolhendo um local de pouso

Para caçar sinais de vida, não basta qualquer lugar em Marte. A NASA escolheu especificamente a Cratera Jezero para a pesquisa, pois possui características particulares que a tornam o local mais provável que encontramos até agora para preservar evidências de vida.

“Jezero é um lugar muito especial em Marte,” Pilha Morgan disse, devido à presença de um delta lá. “Existem centenas de bacias de crateras antigas que as pessoas acham que tinham lagos, incluindo a Cratera Gale [onde o rover Curiosity está explorando atualmente]. Mas nem toda cratera tem um delta preservado nela. Um delta é a forma de terra produzida quando um rio se abre em uma grande bacia e deposita seus sedimentos.”

Um delta fornece mais evidências de que a água já esteve no local e significa que haverá rochas interessantes para explorar.

“O que também torna Jezero muito especial é que tem um vale de entrada por onde a água flui, mas o que o torna quase único é a presença de um vale de saída”, disse Stack Morgan. “É uma coisa simples e sutil, mas é notável como isso é importante, porque se você tem um vale de entrada, sabe que a água tinha que fluir. Mas se você tem um vale de saída, sabe que a água teve que encher até o nível do vale de saída.”

Se um lago fosse raso, poderia ter secado intermitentemente e não seria hospitaleiro para a vida. Mas se um lago fosse profundo o suficiente para ser um corpo de água parado por muito tempo, seria um local muito mais provável para a vida se desenvolver e se estabelecer.

“Jezero não tem apenas a forma de terra que nos mostra que havia água lá, mas também temos evidências de que toda a cratera foi preenchida”, disse. disse Stack Morgan. “É isso que ajuda a aumentar nossa confiança de que Jezero é um bom lugar para procurar vida, de uma forma que outros lugares, incluindo Gale, são um pouco mais arriscados.”

Outra coisa que torna Jezero único são os minerais que ali podemos observar. “A Cratera Jezero é a única dessas antigas bacias de lagos de crateras que contém minerais carbonáticos”, disse. Pilha Morgan disse. Os carbonatos na Terra formam a base estrutural dos fósseis e são encontrados em recifes de corais, como a Grande Barreira de Corais na Austrália. Encontrá-los em uma bacia de lago em Marte pode indicar a mesma coisa.

Não apenas os carbonatos estão presentes - eles também localizado ao redor da borda interna da cratera, onde o lago seria raso, onde esperávamos encontrá-los. Os carbonatos são “muito bons em preservar evidências de vida”, Pilha Morgan disse. “Portanto, se você tivesse que escolher um lugar em Marte para procurar vida, iria para o anel interno de carbonato de um ambiente de lago raso” – que é exatamente o que a Cratera Jezero oferece.

Obtendo amostras de volta à Terra

Embora o público muitas vezes tenha a ideia de uma máquina mágica que pode analisar amostras instantaneamente e ver do que são feitas, à la CSI, a realidade é que o processo de análise de amostras leva muito tempo e consiste em muitas etapas que devem ser minuciosamente seguido. Não é possível reduzir todo um conjunto de ferramentas de análise para a pequena quantidade de espaço disponível em um rover - alguns dos instrumentos são do tamanho de um casa, e o espaço disponível no rover é do tamanho de uma caixa de sapatos - então, para realmente entender do que consiste uma amostra marciana, precisamos levá-la de volta para Terra.

É por isso que o próximo passo na busca por vida em Marte após o Perseverance é um missão de retorno de amostra, no qual uma ou mais naves espaciais são enviados a Marte para coletar as amostras de rocha e solo que o Perseverance coletou e devolvê-los à Terra.

“Se você vai procurar por vida, uma missão de retorno de amostra é um próximo passo essencial”, disse Beegle. “Porque permite que você traga uma amostra, você pode colocar em um laboratório, você conhece um pouco sobre isso e depois pode planejar tudo a partir daí.

“O que toda missão espacial faz é presumir o que você encontrará lá – e é assim que você projeta seus instrumentos. Mas com o retorno da amostra, você pode trazer de volta, você identifica um pouco mais sobre a amostra, você usa muito não destrutivo tecnologias como tomografia computadorizada e tomografia de raios-X, e você entende mais sobre a amostra para que possa adaptar seus experimentos ao que o amostra é.

“Portanto, o retorno da amostra é realmente valioso e muito importante… É vital para a questão de saber se a vida existiu ou não em Marte. Não sei como você faria isso sem ele”, acrescentou Beegle.

A caça começa neste verão

O rover Perseverance está programado para ser lançado neste verão, em algum momento de um período de duas semanas e meia a partir de 17 de julho. Ele deve pousar em Marte em 18 de fevereiro e, a partir daí, pode começar a explorar seus arredores e coletar amostras, e talvez até encontrar evidências de que a Terra não é o único planeta que hospedou vida.

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