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

Durante anos, cientistas apontaram os contornos de antigas linhas costeiras nas terras baixas do norte de Marte como indício de que ali existiu um oceano.

Ainda assim, duas dúvidas persistiam: por quanto tempo esse oceano realmente durou? Ele desapareceu em poucos milhares de anos ou se manteve por tempo geológico?

Agora, uma “mancha” química ao longo da borda de uma bacia marciana gigantesca deu aos pesquisadores um intervalo numérico. A pista vem de um mineral que se acumula justamente onde a água encontra uma margem rasa - e isso muda a cronologia.

Linha costeira mineral de Utopia Planitia em 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 Dr. Yan Li, da Peking University (PKU), e colegas identificaram um anel de óxidos de manganês ao longo da borda da bacia.

As concentrações aumentam com a altitude: sobem de cerca de 2,7% em massa nos pontos mais baixos para 7,4% cerca de 9 metros acima. Os óxidos de manganês também cessam de forma abrupta em um limite superior bem definido - um padrão equivalente ao que se observa ao redor de lagos rasos na Terra.

Esse anel tem um nome formal - o “anel de banheira” - e aparece em ambientes rasos terrestres, onde o manganês dissolvido se oxida na fronteira entre água e ar. Em Marte, a mesma química deixou uma marca do mesmo tipo.

Como a IA ajudou

Reconhecer minerais de manganês por luz infravermelha é mais complicado do que parece: os óxidos tendem a formar películas finas e irregulares, que espalham a luz de maneiras que métodos tradicionais não conseguem interpretar com consistência.

Para contornar isso, a equipe criou uma rede neural própria chamada SCANet, treinada com 13.742 leituras de infravermelho obtidas de amostras produzidas em laboratório e planejadas para imitar condições do solo marciano.

O trabalho com IA foi viabilizado em colaboração com pesquisadores da Beihang University (BUAA), cujos engenheiros contribuíram para a arquitectura de aprendizagem profunda.

Em seguida veio a etapa de grande volume de dados: mais de 5,7 milhões de medições, combinando informações do Zhurong com dados de orbitadores europeus e norte-americanos.

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

O anel revela a idade do oceano

Um anel registra um momento, mas o grupo buscava um relógio - e a química do manganês forneceu isso. Em água rasa e rica em oxigénio, o manganês dissolvido se transforma em minerais de óxido sólido a uma taxa conhecida.

Ao unir essa taxa com a faixa de profundidade/altitude na qual o anel se encontra, o cálculo produz um intervalo temporal. O resultado aponta que o oceano durou de 0,8 a 1,5 milhões de anos. É o primeiro valor quantitativo direto já atribuído a essa duração.

Pesquisas anteriores já haviam descrito depósitos parecidos com linha costeira e canais soterrados na bacia. Há muito tempo se suspeita que um oceano antigo ocupou Utopia Planitia em Marte. Até este estudo, porém, ninguém conseguia dizer por quanto tempo ele permaneceu ali.

Marte entra numa era seca

O “anel de banheira” se formou no Hesperiano - o período geológico intermediário de Marte - aproximadamente entre 3,7 e 3,4 mil milhões de anos atrás. Esse intervalo fica entre a juventude mais húmida do planeta e a fase Amazónica, fria e seca, que veio depois.

A passagem entre essas duas eras, por volta de 3 mil milhões de anos atrás, parece ter interrompido o oceano marciano. Depois disso, ocorreu o soterramento.

Erupções vulcânicas do Elysium Mons provavelmente empurraram lava sobre as partes mais baixas da bacia, cobrindo grande parte do fundo rico em manganês.

Já processos ligados a clima frio perto do polo norte parecem 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 ajusta a profundidade estimada desse oceano em Marte, colocando-a entre 150 e 400 metros - mais rasa do que sugeriam estimativas mais antigas.

Tempo suficiente para a vida

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

Esse mesmo período coincide com a época em que se acredita que os micróbios mais antigos tenham surgido na Terra, por volta de 3,4 mil milhões de anos atrás.

Modelos atmosféricos do Marte primitivo indicam episódios de aumento de oxigénio durante essa era - 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 próprio manganês também interessa aos 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 tornam-se alvos úteis para futuras buscas por sinais de vida passada em Marte.

Alvos para missões futuras

Além do valor histórico, o anel de manganês tem implicações práticas. Esses depósitos podem ajudar a separar moléculas de água, libertando oxigénio.

Essa química poderia oferecer a missões tripuladas futuras uma forma de gerar ar respirável directamente a partir da superfície marciana.

O manganês concentrado perto da borda da bacia também dá aos planeadores de rovers alvos bem definidos - locais onde vestígios de biologia inicial ainda podem estar preservados.

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

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