O anel de manganês em Utopia Planitia redefine a duração do oceano de Marte

A “linha d’água” mineral de Marte

Durante anos, pesquisadores vêm olhando para as formas que lembram antigas linhas de costa nas planícies baixas do norte de Marte como pista de que ali já existiu um oceano.

O que seguia em aberto era o tempo: esse oceano desapareceu rápido, em poucos milhares de anos, ou conseguiu se manter por uma escala geológica? A resposta começa a aparecer num “manchão” químico ao redor de uma bacia gigantesca - um registro mineral que se forma exatamente onde a água encontra uma margem rasa e, por isso, ajuda a recontar o relógio desse ambiente.

Utopia Planitia é uma depressão de 3.300 km de largura no hemisfério norte marciano, onde o rover chinês Zhurong pousou em 2021. O grupo liderado pelo Dr. Yan Li, da Peking University (PKU), encontrou um anel de óxidos de manganês ao longo da borda da bacia.

As concentrações aumentam com a altitude, subindo de cerca de 2,7% em peso nas áreas mais baixas para 7,4% cerca de 9 metros acima. Os óxidos de manganês param de forma abrupta num limite superior bem marcado - o mesmo tipo de padrão observado ao redor de lagos rasos na Terra.

Esse anel tem até um nome formal - “bathtub ring” (“anel de banheira”) - e aparece em águas rasas na Terra, onde o manganês dissolvido oxida na interface entre água e ar. A mesma química deixou a mesma “marca” em Marte.

Como a IA ajudou

Reconhecer minerais de manganês por luz infravermelha é mais difícil do que parece - os óxidos formam películas finas e irregulares, que espalham a luz de um jeito que métodos tradicionais não conseguem interpretar com confiança.

A equipe construiu uma rede neural personalizada chamada SCANet, treinada com 13.742 leituras de infravermelho de amostras produzidas em laboratório para imitar condições do solo marciano.

O trabalho com IA se consolidou numa colaboração com pesquisadores da Beihang University (BUAA), cujos engenheiros contribuíram com a arquitetura de deep learning.

Depois veio a etapa de dados em escala: mais de 5,7 milhões de medições do Zhurong e de orbitadores europeus e americanos.

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

Anel revela a idade do oceano

Um anel é um retrato, mas o time precisava de um relógio - e a química do manganês ofereceu isso. O manganês dissolvido vira minerais sólidos de óxido a uma taxa conhecida em água rasa rica em oxigênio.

Ao combinar essa taxa com a faixa de profundidade/altura em que o anel aparece, a conta chega a um intervalo de tempo. O resultado indica que o oceano durou de 0,8 a 1,5 milhão de anos - o primeiro número realmente fechado para essa duração.

Trabalhos anteriores já haviam identificado depósitos semelhantes a linhas de costa e canais soterrados na bacia. Há muito tempo pesquisadores suspeitavam que um oceano antigo preencheu a Utopia Planitia em Marte. Até este estudo, porém, ninguém conseguia dizer por quanto tempo ele persistiu.

Marte entra numa fase seca

O anel se formou durante o Hesperiano - o período geológico intermediário de Marte - aproximadamente entre 3,7 e 3,4 bilhões de anos atrás. Essa janela fica entre a juventude mais úmida do planeta e a era Amazônica, fria e seca, que veio depois.

A transição entre essas duas eras, por volta de 3 bilhões de anos atrás, parece ter encerrado o oceano marciano. Em seguida, veio o soterramento.

Erupções vulcânicas de Elysium Mons provavelmente empurraram lava pelas porções mais baixas da bacia, cobrindo grande parte do fundo marinho rico em manganês.

Atividade associada a clima frio perto do polo norte parece ter apagado feições de superfície mais ao norte, deixando a expressão mais nítida do anel ao sul de cerca de 45 graus de latitude.

O mapeamento também atualiza a profundidade desse oceano em Marte, colocando-a entre 150 e 400 metros - mais raso do que estimativas antigas sugeriam.

Tempo suficiente para a vida

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

Essa mesma janela coincide com a época em que se acredita que os primeiros micróbios tenham surgido na Terra, por volta de 3,4 bilhões de anos atrás.

Modelagens da atmosfera do Marte primitivo sugerem episódios de aumento de oxigênio durante esse período - exatamente as condições de que a química do manganês precisaria.

Essa coincidência não prova que Marte abrigou vida, mas indica que a bacia teve tempo.

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

Isso torna zonas ricas em manganês alvos valiosos em qualquer busca futura por sinais de vida passada em Marte.

Alvos para futuras missões

Além do interesse histórico, o anel de manganês tem implicações práticas. Esses depósitos podem ajudar a quebrar moléculas de água para liberar oxigênio.

Essa química poderia dar a futuras missões tripuladas um jeito de produzir ar respirável diretamente a partir da superfície marciana.

O manganês concentrado perto da borda da bacia também oferece alvos claros para o planejamento de rovers - lugares onde vestígios de biologia antiga ainda poderiam estar preservados.

Marte costuma ser descrito como um planeta de episódios curtos de água. O anel de manganês sugere o contrário.

Em Utopia Planitia, um oceano estável durou cerca de um milhão de anos, e o registro mineral de seu recuo ainda pode ser lido a partir da órbita.