Nova simulação do núcleo de Marte pode explicar como o planeta perdeu seu campo magnético

Nova simulação do núcleo de Marte pode explicar como o planeta perdeu seu campo magnético

18 de fevereiro de 2022 0 Por Jonas Estefanski
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Há muito tempo se sabe que Marte já teve oceanos devido em parte a um campo magnético protetor semelhante ao da Terra. No entanto, o campo magnético desapareceu e novas pesquisas podem finalmente explicar o porquê. Os pesquisadores recriaram as condições esperadas no núcleo de Marte de bilhões de anos atrás e descobriram que o comportamento do metal fundido que se pensava estar presente, provavelmente, deu origem a um breve campo magnético que estava destinado a desaparecer.

Marte capturou a imaginação das pessoas durante séculos. É um dos planetas mais próximos da Terra e foi estudado com todos os tipos de sondas espaciais não tripuladas. No entanto, apesar disso, existem algumas questões grandiosas e não respondidas sobre Marte – cujas respostas podem até esclarecer nosso passado e futuro distantes, já que a Terra, Marte e todos os nossos planetas vizinhos nasceram da mesma substância cósmica.

Algumas grandes questões sobre Marte já foram respondidas. Por exemplo, sabemos que muitas características visíveis de Marte são a prova de que costumava ter oceanos e um campo magnético protetor. Mas uma questão em particular estava na mente do professor Kei Hirose, do Departamento de Ciências da Terra e Planetárias da Universidade de Tóquio: deve ter havido um campo magnético em torno de Marte, então por que ele estava lá, e por que esteve lá por tão pouco tempo? Uma equipe liderada pelo estudante de Ph.D. Shunpei Yokoo no laboratório de Hirose explorou uma nova maneira de testar algo tão distante de nós no tempo e no espaço.

“O campo magnético da Terra é impulsionado por correntes de convecção inconcebivelmente enormes de metais fundidos em seu núcleo. Acredita-se que os campos magnéticos em outros planetas funcionem da mesma maneira”, disse Hirose. “Embora a composição interna de Marte ainda não seja conhecida, evidências de meteoritos sugerem que é ferro fundido enriquecido com enxofre. Além disso, as leituras sísmicas da sonda InSight da NASA na superfície nos dizem que o núcleo de Marte é maior e menos denso do que se pensava anteriormente. Essas coisas implicam a presença de elementos adicionais mais leves, como o hidrogênio. Com esses detalhes, preparamos ligas de ferro que esperamos constituir o núcleo e as submetemos a experimentos”.

Sob pressão. A bigorna de diamante usada nos experimentos. Créditos: Yokoo et al., 2022.

O experimento envolveu diamantes, lasers e uma surpresa inesperada. Yokoo fez uma amostra de material contendo ferro, enxofre e hidrogênio, Fe-SH, que é o que ele e sua equipe acreditam que uma vez compôs o núcleo de Marte. Eles colocaram essa amostra entre dois diamantes e a comprimiram enquanto a aqueciam com um laser infravermelho. Isso foi para simular a temperatura e pressão estimadas no núcleo. Observações de amostras com raios-X e feixes de elétrons permitiram à equipe visualizar o que estava acontecendo durante a fusão sob pressão e até traçar como a composição da amostra mudou durante esse período.

“Ficamos muito surpresos ao ver um comportamento particular que poderia explicar muito. O Fe-SH inicialmente homogêneo se separou em dois líquidos distintos com um nível de complexidade nunca visto antes sob esses tipos de pressões”, disse Hirose. “Um dos líquidos de ferro era rico em enxofre, o outro rico em hidrogênio, e isso é a chave para explicar o nascimento e, eventualmente, a morte do campo magnético em torno de Marte”.

Separação líquido-líquido, com um líquido pobre em enxofre (S-poor liquid) e um líquido rico em enxofre (S-rich liquid). Imagens de microssondagem eletrônica mostram em detalhes a estranha textura dos dois líquidos de liga de ferro. Líquidos que se separam dessa maneira são chamados de imiscíveis. Créditos: Yokoo et al., 2022.

O ferro líquido rico em hidrogênio e pobre em enxofre, sendo menos denso, teria se elevado acima do ferro líquido mais denso, rico em enxofre e pobre em hidrogênio, causando correntes de convecção. Essas correntes, semelhantes às da Terra, teriam impulsionado um campo magnético capaz de manter o hidrogênio em uma atmosfera ao redor de Marte, o que, por sua vez, permitiria que a água existisse como líquido. No entanto, não foi duradouro. Ao contrário das correntes de convecção interna da Terra, que são extremamente duradouras, uma vez que os dois líquidos se separaram completamente, não haveria mais correntes para conduzir um campo magnético. E quando isso aconteceu, o hidrogênio na atmosfera foi soprado para o espaço pelo vento solar, levando à transformação da água em vapor e, eventualmente, à evaporação dos oceanos marcianos. E tudo isso teria ocorrido cerca de 4 bilhões de anos atrás.

Uma pedaço de Marte. Os três estágios que os pesquisadores pensam que o núcleo de Marte passou há 4 bilhões de anos. Somente durante o estágio inicial de separação teria havido um campo magnético notável. Créditos: Yokoo et al., 2022.

“Com nossos resultados em mente, um estudo sísmico adicional de Marte verificará que o núcleo está, de fato, em camadas distintas, como prevemos”, disse Hirose. “Se for esse o caso, isso nos ajudaria a completar a história de como os planetas rochosos, incluindo a Terra, se formaram e explicar sua composição. E você pode estar pensando que a Terra poderia um dia perder seu campo magnético também, mas não se preocupe; isso não vai acontecer por pelo menos um bilhão de anos”.

O estudo foi publicado na Nature Communications.