13 de out de 2015

O que é, afinal, a antimatéria

O Grande Colisor de Hádrons, um acelerador de partículas gigante

O Grande Colisor de Hádrons, um acelerador de partículas gigante

Para muita gente, "antimatéria" é apenas um termo tirado dos filmes de ficção científica. De fato, o inverso da matéria, formado por antipartículas, não existe naturalmente no nosso planeta. Mas o que parece teoria foi transformado em realidade há bastante tempo, e hoje é possível encontrar aplicações práticas da antimatéria nos grandes centros médicos, por exemplo. A antimatéria tem sido produzida e estudada em detalhes por muitas décadas", conta o físico Eduardo Pontón, pesquisador do Instituto Sul-Americano de Pesquisa Fundamental, do International Centre for Theoretical Physics (ICTP), em colaboração com a Universidade Estadual Paulista (Unesp).

A primeira antipartícula descoberta foi o antielétron (também chamado de pósitron), em 1932, por Carl Anderson, ao estudar raios cósmicos. Mas sua existência já havia sido prevista um ano antes, pelo britânico Paulo A. M. Dirac, que levou o Nobel de Física em 1933. É notável que alguém tenha concluído que uma partícula nunca antes vista deveria existir, apenas baseando-se em argumentos teóricos. "A antimatéria é uma consequência da união de ideias de duas grandes revoluções da física do início do século 20: a teoria da relatividade e a mecânica quântica", conclui Pontón. Para explicar melhor o termo, ele utiliza o próprio exemplo do elétron, uma partícula elementar extremamente leve. "Existe uma outra partícula praticamente igual a ela: o pósitron. Ambas têm a mesma massa, por exemplo; a única diferença é que a segunda tem uma carga elétrica oposta, o que a torna distinta da primeira."

Mais tarde, em 1955, cientistas criaram um antipróton com ajuda de um acelerador de partículas. E a lista não ficou restrita ao inverso de prótons, nêutrons e elétrons. "Hoje conhecemos centenas de partículas, e cada uma delas possui uma antipartícula correspondente", acrescenta. Um fato curioso é que, como as partículas e antipartículas compartilham as mesmas propriedades (apesar de terem cargas opostas), as leis da física funcionam de forma simétrica quando uma é substituída pela outra. "Em outras palavras, se você pudesse trocar todas as partículas que o formam e compõem o mundo ao seu redor por antipartículas, tudo pareceria absolutamente normal", diz o pesquisador.

APLICAÇÃO PRÁTICA
Por causa dessas mesmas leis, quando uma partícula e sua antipartícula correspondente se encontram, elas se aniquilam, produzindo fótons (luz, embora não necessariamente visível). Esse fenômeno descreve uma das principais aplicações práticas da antimatéria: o exame de PET scan, que ajuda a detectar tumores. "Os pósitrons emitidos pela substância usada no PET scan e os elétrons em seu corpo se anulam, produzindo, assim, o que é chamado de radiação gama (fótons de alta energia)", descreve o pesquisador. O exame gera imagens em 3D, mostrando onde as células são particularmente ativas. No futuro, é possível que existam inúmeras outras aplicações para a antimatéria, já que ela constitui uma fonte de energia em potencial. O difícil, por enquanto, é produzir antipartículas em grandes quantidades.

UNIVERSO PRIMITIVO
Praticamente tudo no Universo é feito de partículas, e não antipartículas. Mas nem sempre foi assim: no início, havia muita matéria, assim como muita antimatéria. A proporção era quase a mesma, mas a proporção da primeira era levemente maior. Quase todas as partículas e antipartículas se aniquilaram, e a matéria prevaleceu. Por quê? "Esta é uma das várias questões que permanecem em aberto na física, um mistério cuja resposta nós gostaríamos muito de saber", avalia Pontón. Uma das hipóteses é que exista alguma lei da física capaz de distinguir matéria de antimatéria. Se os cientistas conseguirem descobrir qual (ou quais), talvez seja possível entender a origem da matéria que resultou na formação de galáxias, estrelas, planetas e seres vivos. É por isso que experimentos como os que vêm sendo realizados no Cern (Centro Europeu de Física de Partículas), com o Grande Colisor de Hádrons, um acelerador de partículas gigante, são importantes: eles poderão explicar, por exemplo, por que somos assim como somos, e não o inverso.
Fonte: UOL



Uma Bela Coleção de Objetos Direto dos Arquivos do Observatório de Raios-X Chandra



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A NASA e o Chandra lançaram uma coleção de novas imagens obtidas do arquivo do Chandra. Combinando dados de diferentes observações, novas perspectivas de objetos cósmicos podem ser criadas. Com os arquivos como esses do Chandra e de outros grandes observatórios, vistas como essas podem ser criadas e ficarem disponíveis para uma exploração futura.


Os arquivos disponíveis na coleção de 2015 do Observatório de Raios-X Chandra, são:


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W44
Também conhecido como G34.7-0.4, W44 é uma remanescente de supernova em expansão que está interagindo com o material interestelar denso que a circunda. Os raios-X capturados pelo Chandra (azul) mostram que o gás quente preenche a concha da remanescente de supernova à medida que ela se move. Observações em infravermelho feitas pelo Telescópio Espacial Spitzer revelam a concha da remanescente de supernova (verde) bem como a nuvem molecular (vermelho) onde a remanescente de supernova está se movendo e as estrelas no campo de visão.
Hubble revisits an old friend
SN 1987A
Observada pela primeira vez em 1987, essa supernova, chamada de SN 1987A, foi a supernova mais brilhante e mais próxima da Terra no último século. Na explosão da supernova, uma estrela massiva esgota todo o seu combustível e então colapsa sobre seu núcleo, ejetando para o espaço suas camadas externas. Combinando os dados de raios-X do Chandra (azul), com dados óptico obtidos pelo Telescópio Espacial Hubble (laranja e vermelho), os astrônomos podem observar a evolução da concha em expansão de gás quente gerada pela explosão e observar como uma onda de choque aquece o gás que uma vez esteve circundando a estrela moribunda. As duas estrelas brilhantes perto da SN 1987A não estão associadas com a supernova.
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Kes 79
Como a SN 1987A, esse objeto, conhecido como Kesteven 79, é a parte remanescente de uma explosão de supernova, mas uma que aconteceu a milhares de anos atrás. Quando estrelas massivas esgotam seu combustível, seus núcleos entram em colapso, gerando uma onda de choque que ejeta as camadas externas da estrela para o espaço. Uma concha de expansão de detritos e o núcleo denso e central sobrevivente são aquecidos a milhões de graus e emitem assim raios-X. Nessa imagem da Kesteven 79, os raios-X detectados pelo Chandra (vermelho, verde e azul) foram combinados com os dados ópticos obtidos com o Digitized Sky Survey do campo de visão que revela as estrelas (aparecendo em branco).
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MS 0735.6+7421
O aglomerado de galáxias MS 0735.6+7421 é o lar de uma das mais poderosas erupções já observadas. Os raios-X detectados pelo Chandra (azul) mostram o gás quente que compreende boa parte da massa desse enorme objeto. Dentro dos dados obtidos pelo Chandra, pode-se observar buracos ou cavidades. Essas cavidades foram criadas pela explosão de um buraco negro supermassivo no centro do aglomerado, que ejetou enormes jatos detectados em ondas de rádio (rosa) pelo Very Large Array. Esses dados foram combinados com os dados ópticos do Hubble das galáxias no aglomerado e das estrelas no campo de visão (laranja).
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3C295
A vasta nuvem de gás de 50 milhões de graus que permeia o aglomerado de galáxias 3C295 só pode ser vista com um telescópio de raio-X como o Chandra. Essa imagem composta mostra o gás superaquecido, detectado pelo Chandra (rosa), que tem uma massa equivalente a massa de mil galáxias. Os dados ópticos do Hubble (amarelo) revelam algumas galáxias individuais no aglomerado. Aglomerados de galáxias como o 3C295 também contêm uma grande quantidade de matéria escura, que mantêm o gás quente e as galáxias unidos. A massa total da matéria escura é normalmente cinco vezes maior que a massa do gás e das galáxias combinados.
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A Nebulosa do Violão
O pulsar B2224+65 está se movendo através do espaço muito rapidamente. Devido a essa alta velocidade, o pulsar está criando uma onda de choque. Essa estrutura é conhecida como Nebulosa do Violão, e a semelhança com o instrumento musical pode ser vista nos dados ópticos (azul) da imagem composta feita pelo Hubble e pelo Observatório do Palomar. Os raios-X obtidos pelo Chandra (rosa) revelam um longo jato que é coincidente com a localização do pulsar na ponta do braço do violão, mas não está alinhado com a direção do movimento. Os astrônomos continuarão estudando esse sistema para determinar a natureza desse jato de raios-X. O Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, no Alabama, gerencia o programa Chandra para o Science Mission Directorate da NASA em Washington. O Smithsonian Astrophysical Observatory, em Cambridge, Massachusetts, controla as operações de voo e de ciência do Chandra.
Fontes: SPACE TODAY

Quais os tipos de formas de vida realmente poderiam viver em Marte?

água em marte crateras

A  NASA reacendeu nossas esperanças de encontrar vida alienígena quando anunciou a primeira evidência direta de água líquida em Marte. Mas antes de começarmos a nos entregar a fantasias de caranguejos espaciais e seres reptilianos, devemos lembrar que Marte é um mundo frio com uma atmosfera fina. E isso levanta uma questão óbvia: que tipos de formas de vida realmente poderiam viver lá?  Para tentar responder a esta pergunta, a jornalista científica Maddie Stone, que escreve para sites como o Gizmodo, foi buscar informações em artigos e livros, entre eles: “Spectral evidence for hydrated salts in recurring slope lineae on Mars”, publicado este ano na revista “Nature Geoscience”; “Some like it cold: understanding the survival strategies of psychrophiles”, publicado no “EMBO Repots”, em 2014; “Polyextremophiles: Life Under Multiple Forms of Stress”, obra de 2013, editada por Joseph Seckbach, Aharon Oren e Helga Stan-Lotter; e “A Microbial Oasis in the Hypersaline Atacama Subsurface Discovered by a Life Detector Chip: Implications for the Search for Life on Mars”, publicado em 2011 na revista “Astrobiology”.  Stone explica que qualquer vida em Marte hoje é quase certamente microbiana, mas, além disso, não podemos ter certeza de nada até que realmente consigamos estudá-la. Ainda assim, podemos fazer algumas suposições sobre a natureza da vida marciana, dando um mergulho profundo em algumas das amostras mais estranhas de biologia no planeta Terra.

FRIO E SALGADO
Para a Agência Espacial Norte-Americana, a “evidência mais forte até agora” de que a água líquida flui de forma intermitente na superfície marciana vem de uma nova análise espectroscópica, que encontrou sais percloratos hidratados em manchas de escoamento nas paredes de crateras marcianas. Dissolver o sal na água é uma das melhores maneiras de evitar que ela congele em temperaturas abaixo de zero, e sais de perclorato, que consistem em cloro e oxigênio ligado a vários outros átomos, fazem este trabalho melhor do que a maioria dos sais. Sabe-se que certos percloratos evitam que líquidos congelem a temperaturas tão baixas quanto -70 graus Celsius. Então, acredita-se que em Marte a água líquida salgada ocasionalmente flui para baixo nas paredes das crateras, depositando faixas sal à medida que evapora na atmosfera fina do Planeta Vermelho.

Uma das coisas que ainda não sabemos é se toda essa água tem origem em reservatórios do subsolo, ou se os sais percloratos estão literalmente puxando vapor de água do ar. Porém, antes de nos afundarmos em nossa especulação biológica, é importante ter em mente que estas salmouras podem ser extremas demais para abrigarem qualquer tipo de vida. “Há salmouras na Terra que são muito salgadas para ter vida”, observa Chris McKay, astrobiologista da NASA e entusiasta da terraformação de Marte, em entrevista ao Gizmodo. “A mais famosa delas é o Don Juan Pond, na Antártida. A salmoura [marciana] é ainda mais salgada do que a salmoura de cloreto de cálcio no Don Juan Pond. Seja como for, estas salmouras ainda são um bom lugar para começarmos a imaginar os tipos de habitats que poderiam existir em Marte, e as adaptações que a vida precisaria ter para sobreviver em tais condições. Então, que tipo de formas de vida podem viver em água muito fria e muito salgada?

MICRORGANISMOS RESISTENTE
Ao longo dos anos, os cientistas identificaram uma ampla gama de micróbios halofílicos (que podem se desenvolver em ambientes com concentrações muito altas de sal) e psicrófilos (capazes de viver e de se reproduzir a temperaturas muito baixas) aqui na Terra. Recentemente, encontramos até mesmo alguns psicro-halofílicos – isso mesmo, que amam o frio e o sal – que prosperam em lagos salgados da Antártida ou veias de líquido prensadas entre camadas de gelo glacial. Os limites de temperatura e de salinidade para estes organismos não estão bem estabelecidos, embora tenha sido proposto um limite aproximada de -12° C para a divisão celular e -20° C para funções metabólicas básicas. Um psicro-halofílico, o Psychromonas ingrahamii, se cria a temperaturas tão baixas quanto -12° C e concentrações de sal de até 20%.

Mas como os micróbios da Terra conseguem viver neste tipo de ambiente? Para não derreter como uma lesma quando entra em contato com o sal, os halofílicos puxam o sal para dentro de suas células. Ser salgado coloca o gradiente da osmose a favor destes organismos (ou seja, a água flui para a célula, não para fora dela), mas também tem a vantagem adicional de garantir que não congelem – o que tornaria o metabolismo praticamente impossível. Já no caso dos psicrófilos, uma série de outras adaptações ajuda a protegê-los dos efeitos do frio. Membranas celulares psicrófilas tendem a ser ricas em ácidos graxos insaturados em comparação com as gorduras saturadas (como se fosse azeite de oliva vesus manteiga), e contêm proteínas de transporte adicionais para materiais que entram e saem da célula.

Suas enzimas são estruturalmente mais flexíveis do que aquelas de organismos adaptados a temperaturas mais normais. Alguns desses bichos produzem até mesmo proteínas anticongelantes, que ajudam a limitar o crescimento de cristais de gelo dentro de suas células. Por fim, análises genéticas mostram que psicrófilos tendem a abrigar um grande número de “elementos de DNA móveis” – genes que codificam características adaptativas ao frio que podem ser trocados de micróbio para micróbio. Por isso, se um psicrófilo em uma salmoura da Antártida, por exemplo, está perdendo uma determinada proteína que é fundamental para a sobrevivência, ele pode adquirir as impressões genéticas que precisa de um vizinho.

UM ERMO TÓXICO E CHEIO DE RADIAÇÃO
As adaptações dos psicro-halofílicos na Terra sugerem as possíveis estratégias de vida de micróbios marcianos. Porém, ainda existem outros grandes, enormes desafios que quaisquer formas de vida em Marte teriam que superar. Em primeiro lugar, há o fato de que Marte, por não ter uma camada de ozônio, é atingido por doses diárias esterilizantes de radiação UV. Depois, há a verdadeira natureza dos sais que encontramos até agora nas salmouras marcianas. Percloratos são compostos altamente corrosivos, tóxicos para a maioria dos organismos na Terra. Basicamente, os micróbios teriam de superar o fato de que Marte é um grande deserto cheio de radiação e tóxico. Uma maneira de evitar a radiação seria viver no subsolo. Talvez as faixas de perclorato que estamos vendo sejam indicativos de aquíferos subterrâneos, e talvez esses aquíferos ofereçam um refúgio livre de radiação.

Contudo, nós não sabemos se este é o caso. Na verdade, em uma conferência de imprensa, a Nasa deixou claro que ela favorece uma outra hipótese para a formação de salmouras de perclorato – um processo conhecido como deliquescência, em que sais literalmente puxam a água da atmosfera. É difícil imaginar a vida como a conhecemos prosperando na água salgada que condensa a partir da atmosfera, apenas para re-evaporar logo depois. Mas talvez não seja impossível – mais uma vez, podemos encontrar situações análogas aqui na Terra. No deserto do Atacama, um dos ambientes mais secos e mais cheios de radiação do planeta, os cientistas encontraram microrganismos que vivem em filmes finos de água líquida na superfície de cristais de sal.

 De acordo com o artigo publicado em 2011 na revista “Astrobiology”, estas camadas finas de água são, provavelmente, formadas por deliquescência. Talvez a maior razão para os astrobiólogos estarem interpretando com ceticismo a descoberta de água líquida em Marte tenha a ver com o próprio perclorato. Como principal autor deste estudo, Lujendra Ojha, disse ao poral Space.com, percloratos têm uma “atividade de água” muito baixa, ou seja, a água dentro deles não é fácil de ser usada pela vida. “Se [estas] salmouras são saturadas de perclorato, então a vida como a conhecemos na Terra não poderia sobreviver com uma atividade de água tão baixa”, afirmou. E, como já citado, além da baixa atividade de água, o perclorato é tóxico para a maioria da vida na Terra.

MUITAS POSSIBILIDADES
Contudo, devemos manter a mente aberta, porque se há uma coisa que a vida microbiana na Terra tem demonstrado constantemente é uma espantosa capacidade de se adaptar a ambientes tóxicos. Há insetos que se desenvolvem em locais de drenagem ácida de minas altamente corrosivos e lagos de arsênico. Nós já documentamos micróbios do ártico se adaptando ao aumento dos níveis de poluição por mercúrio. Microbiólogos chegaram até a encontrar provas de enzimas bacterianas aqui na Terra que podem degradar perclorato. Deixando de lado as salmouras de perclorato, poderia haver outros ambientes em Marte mais hospitaleiros para a vida. Como apontou a geóloga espacial Emily Lakdawalla em seu blog, outro ambiente promissor são os filmes finos de água que a sonda espacial Phoenix, também em Marte, observou no solo no seu local de aterragem circumpolar.

“Um lugar menos acessível, mas também menos atingido pela radiação e mais continuamente habitável estaria no subterrâneo profundo, onde o calor interno de Marte poderia manter águas subterrâneas líquidas por longos períodos de tempo”, escreve Lakdawalla. Esta água subterrânea é uma das coisas que a sonda InSight da NASA poderia nos ajudar a encontrar. Termos evidências definitivas de água líquida em Marte não significa que há vida em Marte – mas oferece, sim, alguma esperança tangível. A chegada de uma sonda ao Planeta Vermelho com a capacidade de recolher amostras para caçar “fósseis químicos” ou outras provas de vida está prevista para 2020. Mesmo com todos estes poréns, dado o que sabemos e o que estamos aprendendo sobre o ambiente marciano, parece justo dizer que qualquer vida que nós encontrarmos lá será bastante impressionante.
Fontes: HYPESCIENCE.COM

Equipe do Rover Curiosity confirma antigos lagos em Marte

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Fotografia da formação "Kimberley" em Marte, captada pelo rover Curiosity da NASA. Os estratos no pano da frente inclinam-se para a base do Monte Sharp, indicando um fluxo de água em direção a uma bacia que aí existiu antes da constituição da maior parte da montanha. Crédito: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Um novo estudo da equipe do Mars Science Laboratory/Curiosity da NASA confirmou que Marte, foi , uma vez, a bilhões de anos atrás, capaz de estocar água em lagos por um grande período de tempo. Usando dados do rover Curiosity, a equipe determinou, que, a muito tempo atrás, a água ajudou a depositar os sedimentos dentro da Cratera Gale, onde o rover pousou a mais de 3 anos atrás. O sedimento se depositou como camadas que formaram a fundação do Monte Sharp, a montanha encontrada atualmente no centro da cratera.

“Observações feitas com o rover sugere que uma série de fluxos de viad longa e lagos existiram em um ponto entre 3.8 e 3.3 bilhões de anos atrás, entregando sedimentos que vagarosamente construíram as camadas inferiores do Monte Sharp”, disse Ashwin Vasavada, cientista de projeto do Mars Science Laboratory no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena na Califórnia, e coautor de um artigo publicado na sexta-feira, dia 9 de Outubro de 2015 na revista Science. As descobertas recentes vão de encontro com um trabalho anterior que sugeriu a existência de antigos lagos em Marte, e adicionou uma história não contada do planeta Marte úmido, tanto no passado como no presente.

 No mês passado, cientistas da NASA confirmaram a evidência de água líquida na superfície de Marte. O que nós pensávamos que nós sabíamos sobre a água em Marte está constantemente sendo colocado em teste”, disse Michael Meyer, cientista líder para o Mars Exploration Program da NASA, na sede da NASA em Washington. “É claro que o Marte de bilhões de anos atrás era muito parecido com a Terra do que é hoje. Nosso desafio é descobrir como esse Marte era possível de existir, e o que aconteceu com esse Marte mais úmido”.

Antes do Curiosity pousar em Marte em 2012, os cientistas propuseram que a Cratera Gale era preenchida com camadas de sedimentos. Algumas hipóteses eram secas, sugerindo que os sedimentos se acumularam a partir de poeira e areia soprada pelo vento. Outras hipóteses focaram na possibilidade de que as camadas de sedimentos foram depositadas em antigos lagos. Os últimos resultados do Curiosity indicam que esses cenários úmidos estavam corretos para as porções inferiores do Monte Sharp. Com base nas novas análises, o preenchimento de no mínimo as camadas inferiores da montanha ocorreram na sua maior parte por antigos rios e lagos num período de menos de 500 milhões de anos.
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Imagem capturada do local "Hidden Valley", a caminho do Monte Sharp, pelo rover Curiosity. A variedade de lamas solidificadas e sedimentares na área indica um depósito de um lago, com depósitos de rios e ribeiros na vizinhança. Crédito: NASA/JPL-Caltech/MSSS

“Durante a travessia da Cratera Gale, nós notamos padrões na geologia onde nós observamos evidências de fluxos antigos de movimento rápido com cascalho mais grosso, bem como locais onde os fluxos parecem ter esvaziado em corpos de água parada”, disse Vasavada. “A previsão era de que nós deveríamos começar a ver depósitos de águas represadas, rochas finas perto do Monte Sharp. Agora que nós chegamos, nós estamos vendo lamitos finos em abundância que parecem depósitos de lagos. Os lamitos indicam a presença de corpos de água parada ou represada na forma de lagos que permanecem por longos períodos de tempo, possivelmente se expandindo e contraindo de foram repetida durante um intervalo de centenas de milhões de anos. Esses lagos depositaram os sedimentos que eventualmente formaram a porção mais inferior da montanha. De forma paradoxal, onde existe uma montanha hoje, existiu uma bacia, e algumas vezes foi preenchida com água”, disse John Grotzinger, um ex-cientista de projeto do Mars Science Laboratory, no Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena, e principal autor do novo artigo.

 “Nós observamos a evidência de um preenchimento sedimentar de 75 metros, e com base nos dados de mapeamento da MArs Reconnaissance Orbiter da NASA e nas imagens da câmera do Curiosity, parece que a deposição sedimentar transportada pela água poderia se estender por no mínimo 150 a 200 metros acima do assoalho da cratera. Além disso, a espessura total dos depósitos sedimentares na Cratera Gale que indicam interação com água poderiam se estender a uma altura maior ainda, talvez chegando a 800 metros acima do assoalho da cratera.

Acima de 800 metros, o Monte Sharp não mostra evidência de estratos hidratados e que é a parte principal que forma o Monte Sharp. Grotzinger sugeriu que talvez esse último segmento da história da cratera pode ter sido dominado por depósitos secos criados por vento, como já foi imageado para a parte inferior explorada pelo Curiosity. Uma questão circunda a fonte original de água que carregou o sedimento na cratera. Para o fluxo de água ter existido na superfície, Marte precisa ter tido uma atmosfera mais espessa e um clima mais quente do que tem sido teorizado para a era antiga quando a Cratera Gale experimentou uma intensa atividade geológica. Contudo, os modelos atuais desse paleoclima, literalmente tornaram-se secos.

No mínimo, alguma parte da água pode ter sido suprida para os lagos por meio da queda de neve e chuva nas terras altas do anel da Cratera Gale. Alguma parte tem colaborado para o argumento de que existiu um oceano nas planícies ao norte da cratera, mas isso não explica como o gerenciamento da água existiu como um líquido por extensos períodos de tempo na superfície.

“Nós temos a tendência de pensar em Marte como sendo simples”, disse Grotzinger. “Em algum momento pensamos na Terra como sendo simples também. Mas quanto mais você observa e estuda, mais questões surgem sobre a real complexidade do que nós observamos em Marte. Esse é um bom momento para voltarmos e reavaliarmos todas as nossas premissas. Algo sempre está perdido em algum lugar”.
Fonte: NASA


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