Overnight changes in Mars’ atmosphere could solve a methane mystery
Atmospheric gases may mix differently as the planet’s surface moves in and out of sunshine
The Curiosity Mars
rover, shown in a self-portrait taken in May, detected a much higher
concentration of methane gas on the ground than an overhead orbiter did.
Now there may be an explanation. MSSS/JPL-Caltech/NASA
Methane released in Gale crater
stays in Gale crater. An overnight change in the Martian atmosphere could hold the
gas close to the ground until morning, explaining why the Curiosity rover caught
a whiff of methane while an overhead orbiter found none.
The theory offers “a way for
the two measurements to live in harmony with each other,” says planetary
scientist John Moores of York University in Toronto. He and his colleagues lay
out the theory’s details online August 20 in Geophysical
Research Letters.
Methane should last no more
than about 300 years in the Martian atmosphere before sunlight breaks it down.
“To see a seasonal cycle tells you that something is actively producing or
destroying methane in the present time,” Moores says. Microbes produce methane
on Earth, so finding the gas on the Red Planet has been seen as a possible sign
of life — although not a definitive one.
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Methane “can be produced by
abiotic processes,” says Dorothy Oehler, a planetary geologist and
astrobiologist with the Planetary Science Institute who is based in Houston. “But
even if it’s not directly related to biology, it can enhance habitability for
other kinds of microbes. So it’s an important thing to be seeking,” says
Oehler, who was not involved in the new study.
Curiosity measured average
methane concentrations of 0.41 parts per billion inside Gale crater, a
154-kilometer-wide depression near Mars’ equator. So it was a surprise when the
European Space Agency’s Trace Gas Orbiter, part of the ExoMars mission which arrived at Mars in 2016 (SN:
10/18/16), flew over Gale crater and found no methane at all. There could
still be minuscule methane concentrations below 0.05 parts per billion in the atmosphere that the Trace Gas Orbiter can’t
smell, the satellite team reported in Nature April 10.
Even so, “it is hard to
reconcile those” different findings, Moores says. If Mars is oozing enough
methane that Curiosity would sense so much, there should be enough methane in
the atmosphere for the orbiter to detect.
But Moores’ team noticed a
coincidence: Curiosity took all its methane measurements at night, when the
rover is standing still and charging its batteries. Night could also mark a
time when gases mix differently in the Martian atmosphere than they do in the
daytime, the team realized.
During the day, sunlight
warms the air, creating currents and convection that mix different molecules
together. So, methane in the daytime atmosphere can get mixed up and diluted. But
overnight, the air calms and methane could build up near the surface, where
Curiosity can sniff it. At sunrise, the methane would get diluted again.
The idea is plausible, and the
argument in the paper is convincing, says planetary scientist Sébastien Viscardy of the Royal Belgian Institute for
Space Aeronomy in Brussels, a member of the Trace Gas Orbiter team. But the
theory doesn’t explain everything, he says.
For one thing, Moores and
colleagues calculated that, to be consistent with both measurements, only
27,000 square kilometers of Mars’ surface should emit methane at a constant
rate. That’s an area equivalent to 1½ Gale craters.
And “it’s difficult to
imagine that only Gale emits methane,” Moores says. “Either Gale is even more
special than we imagine, or there’s something we’re missing in the chemistry of
the atmosphere.”
The bigger problem, Viscardy
says, is that the different nighttime methane concentrations detected don’t
explain the periodic spikes in methane that Curiosity has also observed (SN: 4/28/15).
Those spikes showed huge methane increases occurring at random intervals
throughout Curiosity’s mission. The most recent spike, in June 2019, was the
largest plume yet observed, with methane levels of about 20 parts per billion,
about 50 times above the seasonal average. Within a few days, though, detected methane
levels returned to normal.
So the daily change in
atmospheric mixing “solves a very small problem, but not the global methane
story,” Viscardy says.
sexta-feira, 14 de abril de 2017
Pesquisadores isolam bactéria que produz plástico a partir do metano
14 de abril de 2017
Elton Alisson | Agência FAPESP – Das águas
turvas e poluídas do Sistema Estuarino de Santos pode emergir uma
solução para produzir por meio de um processo sustentável um polímero
(plástico) que pode ter alto valor agregado.
Bactéria encontrada no Sistema Estuarino de Santos produz biopolímero ainda não caracterizado (imagem: RCGI)
Um grupo de pesquisadores ligados ao Centro de Capacitação e Pesquisa
em Meio Ambiente (Cepema) da Universidade de São Paulo (USP) isolou
naquela região do litoral sul paulista uma bactéria capaz de produzir um
biopolímero – polímero produzido por processo biotecnológico.
A descoberta foi feita durante um projeto realizado no âmbito do
Centro de Pesquisa para Inovação em Gás Natural (Research Centre for Gas
Innovation RCGI) – apoiado pela FAPESP e pela Shell por meio do Programa de Apoio à Pesquisa em Parceria para Inovação Tecnológica (PITE).
“Ainda não caracterizamos o polímero produzido pela bactéria, mas
nossas análises indicam que é bem diferente dos relatados na literatura
científica”, disse Elen Aquino Perpétuo, professora do Departamento de
Ciências do Mar da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) e
coordenadora do projeto, à Agência FAPESP
A pesquisadora e os colegas Bruno Karolski, também pesquisador do
Cepema-USP, e a doutoranda Letícia Cardoso iniciaram há cerca de um ano
um projeto visando desenvolver processos biotecnológicos utilizando
microrganismos para mitigação de metano (CH4) e dióxido de carbono
(CO2), amplamente presentes no gás natural.
A fim de desenvolver a pesquisa eles começaram a prospectar bactérias
chamadas de metanotróficas – que têm a capacidade não só de consumir,
mas também de transformar metano e metanol em polímeros como o
polihidroxibutirato (PHB): um polímero da família dos
polihidroxialcanoatos (PHA) com características físicas e mecânicas
semelhantes às de resinas sintéticas como o polipropileno.
Desenvolvido com apoio
da FAPESP, o PHB é produzido no Brasil por uma indústria nacional em
Serrana, no interior de São Paulo, a partir do açúcar da cana – um
substrato 30% mais caro que o metanol.
“A ideia da nossa pesquisa é utilizar um substrato mais barato do que
o açúcar – neste caso, o metano e o metanol – para produzir o PHB e
viabilizar comercialmente sua produção por uma rota biológica”, explicou
Aquino.
Durante o trabalho de bioprospecção, em que coletaram amostras em
três diferentes pontos do Sistema Estuarino de Santos, os pesquisadores
depararam com duas bactérias que têm essa capacidade de transformar o
metano em biopolímeros.
A primeira é a Methylobacterium extorquens – que é produtora de PHB –, e a segunda a Methylobacterium rhodesianum, que transforma o metano no outro tipo de polímero ainda não caracterizado.
“Não havia nenhum relato de que a Methylobacterium rhodesianum acumula um polímero”, afirmou Aquino.
Maior produção
Os pesquisadores também constataram que essas bactérias isoladas de
sistemas naturais produzem mais polímero que as cepas comerciais,
cultivadas em laboratório, como as dos gêneros Methylobacter sp. e Methylocystis sp, com as quais trabalharam na fase inicial do projeto para realizar os primeiros testes e validar a metodologia.
Sem controlar parâmetros como temperatura, pH e agitação, a Methylobacterium extorquens isolada do ambiente marinho, por exemplo, acumula 30% de seu peso seco em polímero.
“Essa diferença de produção de polímero por essas bactérias é devido
às pressões que sofrem em ambientes naturais, onde estão expostas a
condições adversas de temperatura, salinidade, pressão, marés e a
poluentes”, apontou Aquino. “Por isso, elas precisam ser mais
resistentes do que as cepas cultivadas em laboratório e ter maior
reserva energética para sobreviver”, explicou.
De acordo com a pesquisadora, os microrganismos metanotróficos
produzem biopolímeros quando há excesso de fonte de carbono e limitação
de algum nutriente.
Sob essas circunstâncias, essas bactérias armazenam o carbono em
grânulos de polímeros de polihidroxialcanoatos como reserva energética.
“No início, achou-se que esses grânulos de reserva eram lipídeos
[óleos]”, disse Aquino. “Mais tarde descobriu-se que, na verdade, eles
pertencem ao grupo dos polihidroxialcanoatos e que podem ser usados para
produzir polímeros de origem biológica e biodegradáveis, entre outras
vantagens em comparação aos polímeros produzidos por via petroquímica”,
afirmou.
Uma vez que esses microrganismos precisam de metano como substrato
para produzir biopolímero, os pesquisadores escolheram locais onde há
maior abundância do gás para bioprospecção.
A primeira escolha foi o reservatório da Usina Hidrelétrica de
Balbina, no Amazonas (AM). E o segundo local – escolhido para efeito de
comparação – foi o Sistema Estuarino de Santos.
As amostras colhidas no Sistema Estuarino de Santos, contudo,
mostraram-se mais interessantes do que as de Balbina, contou Aquino.
“Como conseguimos isolar muitos microrganismos em Santos, começamos a
trabalhar com eles e adiamos o processamento das amostras coletadas em
Balbina”, disse. “Mas pretendemos retomar nas próximas semanas as
análises das amostras de Balbina, que apresentam uma grande diversidade
de microrganismos”, afirmou.
Viabilidade comercial
Além de caracterizar o polímero produzido pela Methylobacterium rhodesianum, os pesquisadores pretendem avaliar agora se ela é economicamente viável para produzir um biopolímero.
Para que a rota biológica seja viável economicamente, a bactéria tem
que ser capaz de acumular 60% de seu peso seco em polímero. Esse cálculo
é feito levando-se em conta a produção de PHB a partir do açúcar,
explicou Aquino.
“O que se espera agora é avaliar se é melhor negócio investir na
produção desse biopolímero, que ainda não foi caracterizado, ou no
aumento do rendimento da produção de PHB, que já é conhecido
comercialmente e tem um mercado estabelecido”, disse a pesquisadora.
sábado, 10 de setembro de 2016
QUÍMICA PARA BIÓLOGOS
Metano
O Metano (CH4) é um gás incolor (sem cor) e inodoro (sem cheiro) da família dos alcanos. Também é chamado de "gás dos pântanos" uma vez que se forma da fermentação anaeróbica (ausência de oxigênio).
Características
O
metano é um hidrocarboneto simples, altamente inflamável e que
apresenta pouca solubilidade na água, sendo um dos principais compostos
que potencializa o efeito estufa no mundo.
Além de acelerar o
processo do efeito estufa, se inalado ele pode causar diversas
alterações no ser humano, como desmaios, parada cardíaca, asfixia,
dentre outros.
Uma alternativa sustentável de utilização do metano é a produção de biogás, um biocombustível renovável proveniente da queima da biomassa (lixo e materiais orgânicos).
Assim, o chorume,
um líquido escuro e viscoso, produzido pela composição de matéria
orgânica libera metano, o principal componente do biogás. Ademais, o
metano é um dos principais componentes do gás natural.
Que tal saber mais sobre o Gás Natural nos artigos?
Origem e Composição do Gás Natural
Gás Natural: Utilização, Vantagens e Desvantagens.
De onde vem o Gás Metano?
O metano é um gás proveniente de diversas fontes, sendo que as principais são:
erupções vulcânicas
decomposição de matéria orgânica
digestão de alguns animais herbívoros
metabolismo de algumas bactérias
extração de combustíveis minerais
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Composição Química do Metano
O metano é um dos mais simples hidrocarbonetos
(compostos orgânicos), formado exclusivamente de carbono (C) e
hidrogênio (H), o qual é expresso pela fórmula química tetraédrica e
apolar: CH4. Sua fórmula estrutural é indicada pela imagem abaixo: Metano
O Gás Metano e o Efeito Estufa
Um
dos maiores problemas ecológicos atribuídos ao metano é que ele é um
gás muito poluente que aumenta o efeito estufa no planeta, pois altera a
temperatura e o clima do planeta, colaborando assim com o aquecimento
global. Compreenda melhor sobre os temas:
Efeito Estufa
Aquecimento Global
Atmosfera
Gás Metano e o Bovinos
O
processo de digestão de diversos animais herbívoros e ruminantes libera
o metano na atmosfera, por exemplo, os bovinos (bois e vacas). Por
isso, grandes criações de bovinos tem sido um dos problemas apontados
para o aumento do efeito estufa no mundo.
Combustão do Metano
O metano é um gás com alto teor de combustão em contato com o ar. Formado por um radical metila (CH3)
ele torna-se altamente inflamável quando entra em contato com o
oxigênio (O). Confira abaixo a equação química que esse processo ocorre:
CH4 + O2 → CO + H2 + H2O
