“Coordenar a detecção de minerais a partir da órbita de Marte com as detecções in loco feitas pelo rover Perseverance nos proporciona uma visão detalhada de antigas reações químicas em áreas pequenas e uma visão mais ampla em quilômetros de superfície,” afirmou Bishop.

Após seu pouso, o Perseverance seguiu para o oeste, analisando materiais da superfície com seu conjunto de instrumentos e coletando amostras dos mais interessantes para eventual retorno à Terra. Próximo ao local de pouso, o rover identificou rochas basálticas ricas em olivina e piroxênio. Ao se dirigir em direção a um delta ocidental, encontrou camadas de argilas e carbonatos, confirmando as observações feitas a partir da órbita. Os instrumentos do Perseverance puderam examinar diretamente essas argilas esmectitas e carbonatos em uma escala muito mais fina, de milímetros a centímetros, em comparação com o CRISM.

O Perseverance descobriu nódulos incomuns de milímetros de fosfato de ferro e sulfeto de ferro embutidos em um lodo rico em argila próximo ao Neretva Vallis, nos locais Bright Angel e Masonic Temple (Hurowitz et al., 2025). A justaposição dos pequenos pontos esverdeados de ferro reduzido quimicamente contra a matriz de lodo avermelhada estimulou investigações adicionais com os instrumentos do rover. Os fosfatos são significativos porque desempenham um papel chave na biologia na Terra. Análises revelaram que o lodo é composto principalmente de argilas esmectitas (como montmorilonita e nontronita), óxidos e hidróxidos férricos (incluindo hematita e goethita) e sulfatos de cálcio (como gesso e bassanita). Curiosamente, os minerais reduzidos parecem ser mais abundantes onde o lodo circundante é menos oxidado e onde compostos orgânicos estão mais concentrados, com base nos dados espectrais da técnica Raman. Essa relação sugere que o material orgânico pode ter influenciado diretamente essas reações redox incomuns.

“Meu grupo observou reações redox em experimentos de laboratório onde o ferrihidrite, contendo ferro oxidado, foi aquecido com compostos orgânicos, incluindo aminoácidos, para produzir o mineral magnetita contendo ferro reduzido,” disse Bishop.

As reações redox são processos químicos nos quais minerais ganham ou perdem elétrons, criando energia que pode ser aproveitada por organismos vivos. Aminoácidos são os blocos fundamentais da vida como a conhecemos e podem também ter desempenhado um papel na química prebiótica através de interações com minerais. Dados do instrumento SHERLOC do Perseverance (Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals) sugerem que compostos orgânicos na Cratera Jezero provavelmente interagiram com uma variedade de minerais no Marte antigo (Scheller et al., 2022).

Os pontos esverdeados são provavelmente o mineral vivianita, um fosfato que pode mudar sua química quando exposto a diferentes condições ambientais. O Perseverance também encontrou minerais de fosfato em outro local, Onahu, onde evidências sugerem que eram originalmente vivianita que posteriormente oxidaram, ou “enferrujaram”. Um estudo separado de sedimentos da cratera Jezero revelou camadas de cores alternadas causadas por mudanças na química do ferro, mostrando que o ambiente de Marte mudou ao longo do tempo de maneiras que poderiam ter influenciado sua habitabilidade.

Identificar minerais específicos em Marte é fundamental para reconstruir os antigos ambientes geoquímicos que uma vez moldaram o planeta.

“Análises espectrais de minerais puros e misturas minerais em laboratório são necessárias para interpretar os dados espectrais coletados em Marte,” afirmou Bishop.

No SETI Institute, o grupo de Bishop realiza experimentos laboratoriais em minerais como filossilicatos, sulfatos, carbonatos e fosfatos. Esses estudos fornecem a base para reconhecer e caracterizar minerais marcianos, tanto a partir da órbita com o imager CRISM quanto diretamente na superfície através dos espectros de infravermelho próximo medidos pelo instrumento SuperCam do Perseverance.

No entanto, a atmosfera de Marte e algumas peculiaridades dos instrumentos podem distorcer os dados hiperespectrais do CRISM, tornando a identificação mineral orbital desafiadora, mesmo após o processamento padrão. Itoh e Parente (2021) abordaram esse problema usando o método mais avançado até agora para corrigir e eliminar ruídos nos dados do CRISM. As etapas de processamento anteriores ainda deixavam artefatos residuais e ruído. A nova abordagem identifica e remove essas distorções persistentes (de bandas de absorção de gases marcianos, deriva de temperatura do sensor ou até mesmo neblina gelada), enquanto filtra simultaneamente o ruído aleatório em cada imagem.

“Ao extrair a marca deixada pela atmosfera diretamente da imagem, nossa técnica produz espectros de superfície mais limpos,” afirmou Parente. “Esse método elimina efetivamente a necessidade de ajustes manuais, como a utilização de razão espectral, que os cientistas costumavam usar para cancelar as peculiaridades de calibração, mas que acarretava o risco de alterar os sinais da superfície e provocar erro na identificação dos minerais. Com os dados do CRISM agora esclarecidos por esse método, características sutis dos minerais antes perdidas na ‘estática’ podem ser detectadas com maior confiança.”

Baseando-se nesse avanço na qualidade dos dados, um estudo complementar de Saranathan e Parente (2021) utilizou inteligência artificial para transformar esses espectros limpos nos mapas minerais mais precisos de Marte até hoje. A nova abordagem treina uma Rede Generativa Adversarial (GAN) para aprender automaticamente as “impressões digitais” espectrais distintas de vários minerais nos dados do CRISM. Nesse espaço de representação derivado pela GAN, até mesmo pequenas diferenças entre assinaturas minerais se destacam, e métricas de similaridade simples podem combinar cada pixel com sua provável identidade mineral. O estudo produziu um mapa da mineralogia dominante que indica a distribuição de materiais como carbonatos, argilas e piroxênios com uma clareza sem precedentes e ambiguidade mínima. Parente e sua equipe liberaram um mapa da diversidade mineral da Cratera Jezero, identificando com sucesso depósitos minerais conhecidos e revelando pequenas afloramentos minerais que abordagens de mapeamento anteriores haviam negligenciado (Parente et al., 2021).

Ao aprimorar a visão a partir da órbita, essas inovações permitiram que os cientistas de Marte melhorassem sua compreensão do antigo ambiente geoquímico do planeta.

Na Terra, microrganismos frequentemente interagem com minerais de maneiras que transformam sua química. Por exemplo, pesquisadores observaram que micróbios em lagos antárticos frios e livres de oxigênio podem converter sulfatos (contendo enxofre oxidado) em sulfetos (contendo enxofre reduzido) (Bishop et al., 2003). Embora não haja evidências de micróbios em Marte hoje, se a vida uma vez existiu lá, processos semelhantes poderiam ter reduzido minerais de sulfato a sulfetos em um lago antigo na cratera Jezero. Na Terra, as bactérias também promovem a formação do mineral fosfato vivianite ao reduzir o ferro em pântanos pobres em oxigênio e ricos em íons fosfato. No entanto, dado os longos períodos geológicos em Marte, os pequenos bolsões de vivianite reduzida e sulfetos encontrados dentro de mudas oxidadas na Jezero provavelmente se formaram por processos não biológicos – por exemplo, reações químicas envolvendo compostos orgânicos.

“Análises de isótopos de enxofre foram usadas nos sedimentos antárticos para determinar uma origem biológica dos pequenos cristais de sulfeto em água anóxica,” disse Bishop.

Cientistas poderiam obter pistas valiosas sobre os processos geoquímicos que moldaram esses minerais marcianos realizando testes semelhantes de isótopos de enxofre nas amostras de Bright Angel quando retornarem à Terra.

As amostras do Perseverance dos locais Bright Angel e Masonic Temple mostram o potencial para uma química complexa em Marte antigo e levantam novas questões sobre as reações redox que criaram esses minerais incomuns. Assim que essas amostras armazenadas retornarem à Terra, os cientistas poderão estudá-las com técnicas laboratoriais muito mais poderosas, revelando detalhes mais finos sobre identidades minerais, arranjos espaciais e os processos geoquímicos que os moldaram. Tais análises poderiam não apenas esclarecer a história química de Marte, mas também lançar luz sobre o potencial para a química prebiótica – ou até mesmo biológica – além do nosso próprio planeta.