Metano em Marte

Modelo de uma molécula de metano (CH4)

O metano natural em Marte refere-se a relatos de detecção de metano (CH4) na atmosfera de Marte. A potencial presença de metano na atmosfera marciana pode indicar a existência de vida microbiana ou atividade geológica.

Resumo gráfico de detecções e não detecções de metano na atmosfera de Marte (ESA)

Orbitadores e rovers marcianos, assim como telescópios baseados na Terra, utilizaram a espectroscopia no infravermelho para procurar vestígios de metano na atmosfera de Marte. Medições de metano variando de 60 ppbv até valores abaixo do limite de detecção (<0,05 ppbv) foram relatadas, mas não há consenso científico sobre se essas observações corroboram genuinamente a existência de metano em Marte.

Relatos de detecção de metano na atmosfera de Marte

Missões de sobrevoo Mariner 7 e Mariner 9

Em 1969, a equipe científica da Mariner 7 relatou em uma coletiva de imprensa que metano e amônia haviam sido detectados perto da calota polar marciana. No entanto, essa afirmação foi retratada após análises subsequentes revelarem que os sinais espectrométricos eram, na verdade, produzidos por gelo de dióxido de carbono. Medições posteriores da química da atmosfera marciana feitas pela Mariner 9 não detectaram metano, estabelecendo seu limite superior em 20 ppbv.

Telescópios terrestres

Três equipes de telescópios terrestres relataram aparentes plumas extensas de metano em Marte no verão de 2003. A detecção de metano em Marte (10±3 ppbv) também foi relatada no Telescópio Canadá-França-Havaí em 2004. Medições terrestres de Marte olham através da atmosfera da Terra, e a contaminação telúrica decorrente do metano terrestre está presente na medição. Assim, esses estudos envolveram a filtragem de linhas espectrais tanto de CH4 quanto de H2O na atmosfera terrestre. No entanto, críticos argumentaram que muitas das linhas de metano desviadas pelo efeito Doppler ainda estavam muito próximas das linhas telúricas de água e de outros gases. A grande proximidade entre linhas espectrais telúricas e potenciais linhas espectrais marcianas levantou preocupações quanto a confiar apenas em um comprimento de onda para a detecção de metano. Observações subsequentes por telescópios terrestres não detectaram metano nem produtos de oxidação do metano, com limites superiores de 7 ppbv para o metano.

Orbitador Mars Express

Em 2004, a equipe científica do Planetary Fourier Spectrometer no orbitador Mars Express da ESA relatou a detecção de metano na atmosfera de Marte a uma concentração média global de 10±5 ppbv e abundâncias de pico de 30 ppbv. Essas afirmações foram posteriormente contestadas por motivos técnicos relacionados à resolução dos instrumentos e ao ajuste de dados. A Mars Global Surveyor relatou a confirmação contemporânea de um pico de metano (16±3 ppbv) na cratera Gale em 16 de junho de 2013 (ver rover Curiosity abaixo).

Mars Global Surveyor

Em 2010, a equipe científica do Thermal Emission Spectrometer na Mars Global Surveyor relatou metano detectável (5 a 33 ppbv) que parecia variar sazonalmente. No entanto, a validação de dados subsequente não conseguiu confirmar de forma definitiva a presença de metano apresentada no relatório anterior.

Astromóvel Curiosity

Em agosto de 2012, o rover Curiosity da NASA pousou em Marte na cratera Gale com o instrumento Tunable Laser Spectrometer, capaz de realizar medições precisas da abundância de metano. Os dados iniciais não encontraram metano detectável (<1,3 ppbv) na atmosfera da cratera Gale. Um aumento de <1 para 7±2 ppbv foi observado entre 2013 e 2014, seguido por uma queda de volta aos níveis basais, sugerindo que a cratera Gale pode estar liberando metano episodicamente a partir de uma fonte desconhecida. Em 2018, a equipe científica relatou uma variação sazonal de metano na cratera Gale, de 0,2 a 0,7 ppbv. Contudo, a validade estatística das alegações foi contestada, e uma reanálise não mostrou variação sazonal significativa. Em 2021, a equipe científica relatou variação diurna-noturna na cratera Gale, de 0,05±0,22 ppbv durante o dia para 0,5±0,1 ppbv à noite. Em 2025, a possibilidade de vazamentos de metano terrestre na câmara óptica frontal (foreoptics chamber) do Tunable Laser Spectrometer foi apresentada como uma potencial explicação para as medições anteriores de metano feitas pelo rover.

Observatório Estratosférico de Astronomia Infravermelha

Em 2016, o Observatório Estratosférico de Astronomia Infravermelha (SOFIA) realizou observações espectrais da atmosfera marciana a partir da estratosfera da Terra durante o verão marciano no hemisfério norte. No processamento dos dados, tomou-se o cuidado de minimizar a interferência das linhas espectrais do metano terrestre, e longos tempos de observação foram utilizados para aumentar a relação sinal-ruído. Nenhum metano foi detectado.

ExoMars

Em 2019, o Trace Gas Orbiter da missão ExoMars relatou não detecções de metano na alta atmosfera de Marte (5 km de altitude), com um limite superior de 50 pptv. As não detecções da ExoMars contradizem as detecções de metano na cratera Gale pelo rover Curiosity. Moores e colaboradores propuseram em 2019 que uma possível explicação para esses resultados aparentemente contraditórios poderia estar relacionada ao horário das medições da ExoMars. As medições da ExoMars ocorrem durante o dia e relatam não detecções. Caso haja altas concentrações de metano à noite, temperaturas mais altas na superfície durante o dia poderiam causar correntes de convecção que misturam e diluem o metano na atmosfera geral. Buscas adicionais abrangentes de metano realizadas pela ExoMars relataram não detecções, com limites superiores de 0,02 ppbv.

Potenciais fontes e sumidouros de metano em Marte

Fontes

Geofísicas

Possíveis fontes e sumidouros de metano em Marte.

Os principais candidatos para a origem do metano de Marte incluem processos não biológicos, como reações água-rocha, radiólise da água e formação de pirita, todos os quais produzem H2, que poderia então gerar metano e outros hidrocarbonetos por meio da síntese de Fischer-Tropsch com CO e CO2. Também foi demonstrado que o metano poderia ser produzido pelo processo chamado serpentinização, envolvendo água, dióxido de carbono e o mineral olivina, que se sabe ser comum em Marte. A ausência de vulcanismo atual, atividade hidrotermal ou pontos quentes não é favorável para o metano de origem geológica.

Outra possível fonte geofísica poderia ser o metano antigo aprisionado em hidratos de clatrato, que podem ser liberados ocasionalmente. Sob a suposição de um ambiente frio no início de Marte, uma criosfera poderia ter aprisionado metano como clatratos em profundidade, o que poderia exibir liberações esporádicas.

Outra possível fonte de metano são descargas elétricas de partículas de poeira em tempestades de areia e redemoinhos de poeira interagindo com gelo de água e CO2.

Biogênicas

Microrganismos vivos, como os metanógenos, são outra fonte possível de metano em Marte. Os metanógenos não requerem oxigênio ou nutrientes orgânicos, utilizam hidrogênio como fonte de energia e CO2 como fonte de carbono, de modo que poderiam potencialmente existir em ambientes subterrâneos em Marte, onde ainda seja quente o suficiente para a existência de água líquida. Experimentos demonstraram que algumas arqueias metanogênicas podem sobreviver às baixas pressões e à dessecação características de Marte. No entanto, não há evidências da presença de tais organismos em Marte.

Sumidouros

Fotoquímica

A radiação ultravioleta pode impulsionar a decomposição fotoquímica do metano ou reações com outras moléculas, como vapor de água ou ozônio. No entanto, os modelos fotoquímicos atuais sugerem que a vida útil atmosférica do metano em Marte é de vários séculos, o que contradiz os relatos de plumas de metano e ciclos sazonais ou diurnos. Para reconciliar as detecções de metano relatadas com o conhecimento atual de fotoquímica, a degradação do metano precisaria ser pelo menos 600 vezes mais rápida do que o esperado com base na composição da atmosfera, necessitando da existência de um mecanismo de destruição de metano ainda desconhecido.

Geofísicos

O metano pode reagir com a areia de quartzo em movimento e com a olivina para formar ligações covalentes Si–CH3.

Oxidantes presentes no regolito são outro possível sumidouro de metano. No entanto, modelos sugerem que as interações atmosféricas com a superfície do regolito não são longas o suficiente para causar a remoção necessária para explicar as observações.

Ver também

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