“Coordenar as detecções de minerais a partir da órbita em Marte com as detecções in situ pelo rover Perseverance nos proporciona uma visão detalhada das antigas reações químicas em algumas pequenas áreas e uma visão mais ampla ao longo de quilômetros da superfície,” disse Bishop.

Após o pouso, o Perseverance se dirigiu para o oeste, analisando materiais da superfície com seu conjunto de instrumentos e coletando amostras dos mais interessantes para eventual retorno à Terra. Perto do local de pouso, o rover identificou rochas basálticas ricas em olivina e piroxena. Em seguida, ao se deslocar em direção a um delta ocidental, encontrou camadas de clays e carbonatos, confirmando as observações feitas a partir da órbita. Os instrumentos do Perseverance puderam examinar essas clays smectitas e carbonatos diretamente, em uma escala muito mais fina, de mm a cm, do que o CRISM.

O Perseverance descobriu nódulos incomuns de milímetros de tamanho de fosfato de ferro e sulfeto de ferro embutidos em rochas mudstone ricas em argila perto de Neretva Vallis, nos locais Bright Angel e Masonic Temple (Hurowitz et al., 2025). A justaposição das pequenas manchas de tom verde de ferro quimicamente reduzido contra a matriz de mudstone avermelhada provocou um estudo mais aprofundado com os instrumentos do rover. Fosfatos são significativos porque desempenham um papel crucial na biologia na Terra. As análises revelaram que a mudstone é composta principalmente de clays smectitas (como montmorilonita e nontronita), óxidos e hidróxidos férricos (incluindo hematita e goethita) e sulfatos de cálcio (como gipsita e bassanita). Curiosamente, os minerais reduzidos parecem ser mais abundantes onde a mudstone circundante é menos oxidada e onde os compostos orgânicos estão mais concentrados, com base em dados espectrais 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 ferrihidrite contendo ferro oxigenado foi aquecida com compostos orgânicos, incluindo aminoácidos, para produzir o mineral magnetita contendo ferro reduzido,” disse Bishop.

Reações redox são processos químicos onde os minerais ganham ou perdem elétrons, criando energia que pode às vezes ser utilizada por organismos vivos. Os aminoácidos são os blocos de construção da vida como conhecemos e podem também ter desempenhado um papel na química prebiótica por meio de interações com minerais. Os dados do instrumento SHERLOC do Perseverance (Scaning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals) sugerem que os compostos orgânicos na Cratera Jezero provavelmente interagiram com uma variedade de minerais no antigo Marte (Scheller et al., 2022).

As manchas esverdeadas provavelmente são 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 uma vez vivianita que depois oxidou, ou “ferrugem”. Um estudo separado de sedimentos da cratera Jezero revelou camadas coloridas 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 a habitabilidade.

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

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

No Instituto SETI, o grupo de Bishop realiza experimentos de laboratório com minerais como filossilicatos, sulfatos, carbonatos e fosfatos. Esses estudos fornecem a base para reconhecer e caracterizar minerais marcianos, tanto da órbita com o imagense CRISM quanto diretamente na superfície através de 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 uma tarefa complicada, mesmo após o processamento padrão. Itoh e Parente (2021) abordaram esse problema utilizando o método mais avançado até o momento para corrigir e reduzir o ruído nos dados do CRISM. Os pipelines de processamento anteriores deixavam artefatos e ruídos residuais. A nova abordagem encontra e remove essas distorções persistentes (das bandas de absorção de gases marcianos, deriva de temperatura do sensor ou até névoa congelada), enquanto simultaneamente filtra o ruído aleatório em cada imagem.

“Ao extrair a impressão digital da atmosfera diretamente da imagem, nossa técnica produz espectros da superfície mais limpos,” disse Parente. “Essa abordagem elimina efetivamente a necessidade de correções manuais, como a razão espectral, que os cientistas costumavam usar para cancelar peculiaridades de calibração, mas que poderiam alterar os sinais da superfície e causar a identificação errônea de minerais. Com os dados do CRISM agora esclarecidos por esse método, características minerais sutis antes perdidas no ‘ruído’ podem ser detectadas com maior confiança.”

Com base nesse salto na qualidade dos dados, um estudo complementar de Saranathan e Parente (2021) usou inteligência artificial para transformar esses espectros limpos nos mapas minerais mais precisos de Marte até hoje. A nova abordagem treina uma Rede Gerativa Adversarial (GAN) para aprender automaticamente as “impressões digitais” espectrais distintas de vários minerais a partir dos dados do CRISM. Neste espaço de representação derivado da GAN, até mesmo diferenças sutis entre as assinaturas minerais se destacam, e métricas de similaridade simples podem corresponder de forma confiável cada pixel à sua provável identidade mineral. O estudo produziu um mapa de mineralogia dominante que aponta a distribuição de materiais como carbonatos, clays e piroxenas com uma clareza sem precedentes e mínima ambiguidade. Parente e sua equipe publicaram um mapa da diversidade mineral da Cratera Jezero, identificando com sucesso depósitos minerais conhecidos e revelando pequenos 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 cientistas de Marte melhorassem sua compreensão do antigo ambiente geoquímico do planeta.

Na Terra, microorganismos interagem frequentemente com minerais de maneiras que transformam sua química. Por exemplo, os pesquisadores observaram que micróbios em lagos frios e sem oxigênio da Antártica 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 existiu uma vez lá, processos semelhantes poderiam ter reduzido minerais de sulfato a sulfetos em um lago antigo na cratera Jezero. Na Terra, bactérias também promovem a formação do mineral fosfato vivianite reduzindo o ferro em pântanos ricos em íons de fosfato e pobres em oxigênio. No entanto, dada as longas escalas geológicas em Marte, os pequenos bolsões de vivianite reduzida e sulfetos encontrados dentro de mudstones oxidadas em Jezero foram mais provavelmente formados por processos não biológicos — por exemplo, reações químicas envolvendo compostos orgânicos.

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

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

As amostras do Perseverance dos locais Bright Angel e Masonic Temple mostram o potencial para uma química complexa no 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 de laboratório muito mais poderosas, revelando detalhes mais finos sobre identidades minerais, arranjos espaciais e os processos geoquímicos que as moldaram. Tais análises poderiam não apenas esclarecer a história química de Marte, mas também lançar luz sobre o potencial para química prebiótica — ou até mesmo biológica — além do nosso próprio planeta.