Um novo estudo publicado em comunicações da natureza Foi relatado que sulfato de ferro foi detectado em Marte, o que pode representar um mineral até então desconhecido. O enxofre é abundante em Marte, muitas vezes combinando-se com outros elementos para formar minerais de sulfato. Na Terra, a maioria dos sulfatos se dissolve facilmente na água da chuva. No entanto, Marte é extremamente seco, permitindo que estes minerais persistam durante milhares de milhões de anos e preservem evidências de condições ambientais antigas.
Cada mineral tem sua própria estrutura cristalina e propriedades físicas. Exemplos familiares incluem gesso e hematita. Os cientistas analisam dados de naves espaciais em órbita para identificar minerais na superfície marciana e reconstruir as condições ambientais que os produziram. Por quase duas décadas, os pesquisadores ficaram intrigados com as camadas de sulfatos de ferro em Marte que exibem assinaturas espectrais incomuns. Um novo estudo liderado por Janice Bishop, Ph.D., cientista pesquisadora sênior do Instituto SETI e do Centro de Pesquisa Ames da NASA (Vale do Silício, Califórnia), identificou e caracterizou agora uma fase incomum de hidroxissulfato de ferro. A equipe combinou experimentos de laboratório com observações da órbita de Marte para compreender melhor esses materiais. Os seus resultados fornecem novas pistas sobre o papel do calor, da água e das reações químicas na formação do terreno de Marte.
“Investigamos dois locais contendo sulfato perto do enorme sistema de cânions Valles Marineris, que incluem bandas espectrais misteriosas vistas em dados orbitais, bem como sulfatos em camadas e geologia interessante”, disse Bishop.
Locais de pesquisa perto de Valle Marineris
O estudo concentrou-se em duas regiões próximas a Valles Marineris, um dos maiores sistemas de cânions do sistema solar. Um desses locais é Alam Chaos, localizado na parte nordeste do sistema de cânions, onde a antiga água fluía para as terras baixas ao norte. O segundo local fica no planalto acima de Juventae Chasma, um desfiladeiro de 5 km de profundidade ao norte de Valle Marineris.
Planalto de Juventa (acima do desfiladeiro de Juventa)
Esta área próxima às falésias de Valles Marineris conserva vestígios do seu passado húmido. Antigos canais fluviais escavados pela água corrente atravessam a paisagem. Os cientistas descobriram que os minerais de sulfato estão concentrados em uma área pequena e baixa que pode ter se formado quando poças de água ricas em sulfato evaporaram gradualmente. Quando a água desaparece, o sulfato ferroso hidratado fica para trás.
Esses minerais, incluindo o hidroxissulfato de ferro, estão presentes em camadas finas com cerca de um metro de espessura acima e abaixo do material basáltico. A sua localização sugere que foram posteriormente expostos ao calor da lava ou cinzas vulcânicas após a sua formação inicial.
“O estudo da morfologia e estratigrafia das quatro unidades componentes permitiu-nos determinar a idade e as relações de formação entre as diferentes unidades”, disse a co-autora do estudo, Dra. Katherine Weitz, cientista sénior do Instituto de Ciências Planetárias.
Evidências de Alan Chaos
Os minerais de sulfato são amplamente distribuídos na região de Valles Marineris, especialmente no terreno acidentado conhecido como Terreno do Caos. Os cientistas acreditam que estas áreas foram formadas há muito tempo, quando grandes inundações remodelaram a superfície. À medida que a água evaporou, deixou para trás depósitos em camadas de sulfatos de ferro e magnésio, que fornecem evidências de que Marte foi mais úmido no passado.
No terreno caótico formado dentro de uma antiga cratera de impacto, a camada superior contém sulfatos poli-hidratados. Abaixo deles há uma camada de sulfato monohidratado e hidroxissulfato férrico.
Como o calor transforma os sulfatos marcianos
Cada um desses tipos de sulfato possui assinaturas espectrais únicas que podem ser detectadas em órbita usando o instrumento CRISM. No início, a disposição destas camadas minerais era difícil de explicar. Experimentos de laboratório ajudaram a resolver esse dilema. Os pesquisadores descobriram que o aquecimento do sulfato polihidratado a 50°C o converte em sua forma monohidratada. Quando a temperatura excede 100°C, forma-se hidroxissulfato férrico. Estes resultados sugerem que o calor geotérmico pode ter alterado os minerais após terem sido depositados.
Sulfatos polihidratados e monohidratados ocorrem em grandes áreas nesta área. O hidroxissulfato de ferro é muito raro, ocorrendo apenas em alguns locais pequenos. Os cientistas suspeitam que já existiram fontes geotérmicas mais quentes abaixo dessas áreas, criando as condições necessárias para a produção do mineral. Outros sedimentos ainda podem estar enterrados sob a camada de sulfato monohidratado.
Experimento de laboratório revela transformação mineral
Pesquisadores do Instituto SETI e da NASA Ames conduziram experimentos de laboratório para acompanhar a evolução desses minerais. Este processo produz minério de ferro-manganês (Fe2+então4·4 horas2O), cada célula unitária contém quatro moléculas de água. O aquecimento converte-o em potassa (Fe2+então4·H2O), contém apenas uma molécula de água. O aquecimento contínuo produz hidroxissulfato de ferro, onde OH substitui o H2O na estrutura mineral.
“Nossos experimentos mostram que este hidroxissulfato férrico se forma apenas quando o sulfato ferroso hidratado é aquecido na presença de oxigênio”, disse o Dr. Johannes Mossberg, pesquisador de pós-doutorado na NASA Ames. “Embora a mudança na estrutura atómica seja muito pequena, esta reação muda dramaticamente a forma como estes minerais absorvem a luz infravermelha, permitindo que o CRISM seja usado para identificar este novo mineral em Marte.”
Oxigênio e reações químicas em Marte
Esta reação química requer oxigênio e produz água (Equação 1). Marte tem atualmente uma atmosfera fina, composta principalmente de dióxido de carbono2mas ainda contém oxigênio suficiente para que essa reação e outras formas de oxidação do ferro ocorram.
Equação 1: 4 Fe2+então4·H2Áustria + Áustria2 → 4 ferro3+então4Hidroxila+2H2oxigênio
“Devido à sua estrutura cristalina única e estabilidade térmica, o material formado nestas experiências de laboratório é provavelmente um novo mineral”, disse Bishop. “No entanto, os cientistas teriam que encontrá-lo na Terra antes que pudesse ser oficialmente reconhecido como um novo mineral”.
Pistas sobre a atividade geológica de Marte
O recém-descoberto hidroxissulfato férrico tem uma estrutura cristalina semelhante ao sulfato ferroso monohidratado. No entanto, parece ser mais provável que se forme a partir de ferromanganite, que contém quatro moléculas de água.
A transição do sulfato ferroso hidratado para o hidroxissulfato férrico ocorre apenas quando a temperatura excede 100°C (muito mais quente do que as condições típicas da superfície marciana). Os sulfatos observados em Alam Chaos e Juvente, incluindo o hidroxissulfato férrico, podem ter se formado mais tarde do que o terreno circundante. Os pesquisadores acreditam que podem remontar ao período amazônico (<3 bilhões de anos atrás).
Os resultados mostram que o calor vulcânico do Planalto Juvente e a energia geotérmica abaixo do Alam Chaos podem converter sulfatos hidratados comuns em hidroxissulfato de ferro. A descoberta sugere que partes de Marte permaneceram recentemente mais activas química e termicamente do que se pensava anteriormente, fornecendo novas informações sobre a evolução da superfície marciana e a sua possível capacidade de suportar vida.
O artigo “Características do hidroxissulfato de ferro em Marte e seu impacto no ambiente geoquímico de sua formação” foi publicado em comunicações da natureza.
