Graças a décadas de exploração usando missões de órbitas robóticas, pousos e veículos espaciais, os cientistas estão certos de que bilhões de anos atrás, água líquida fluía na superfície de Marte. Além disso, muitas questões permaneceram, incluindo se o fluxo de água era intermitente ou regular. Em outras palavras, Marte era verdadeiramente um ambiente "quente e úmido" bilhões de anos atrás, ou era mais parecido com o "frio e o gelo"?
Essas perguntas persistiram devido à natureza da superfície e da atmosfera de Marte, que oferecem respostas conflitantes. Segundo um novo estudo da Brown University, parece que ambos podem ser o caso. Basicamente, o início de Marte poderia ter quantidades significativas de gelo na superfície, que sofreram derretimentos periódicos, produzindo água líquida suficiente para escavar os antigos vales e leitos de lagos vistos no planeta hoje.
O estudo, intitulado “Modelo climático das terras altas geladas de Noachian tardio: explorando a possibilidade de derretimento transitório e atividade fluvial / lacustre através de temperaturas anuais e sazonais máximas”, apareceu recentemente em Icaro. Ashley Palumbo - Ph.D. uma aluna do Departamento de Terra, Ciências Ambientais e Planetárias de Brown - liderou o estudo e foi acompanhada por seu professor supervisor (Jim Head) e pelo professor Robin Wordsworth, da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade de Harvard.
Para o estudo, Palumbo e seus colegas procuraram encontrar a ponte entre a geologia de Marte (que sugere que o planeta já estava quente e úmido) e seus modelos atmosféricos, que sugerem que estava frio e gelado. Como demonstraram, é plausível que, no passado, Marte estivesse geralmente congelado com geleiras. Durante as altas temperaturas diárias no verão, essas geleiras derreteriam nas bordas para produzir água corrente.
Após muitos anos, eles concluíram, esses pequenos depósitos de água de fusão seriam suficientes para esculpir as características observadas na superfície hoje. Mais notavelmente, eles poderiam ter esculpido os tipos de redes de vale que foram observadas nas terras altas do sul de Marte. Como Palumbo explicou em um comunicado de imprensa da Universidade Brown, seu estudo foi inspirado por dinâmicas climáticas semelhantes que ocorrem aqui na Terra:
“Vemos isso nos vales secos da Antártica, onde a variação sazonal de temperatura é suficiente para formar e sustentar lagos, embora a temperatura média anual esteja bem abaixo do congelamento. Queríamos ver se algo semelhante poderia ser possível para Marte antigo. ”
Para determinar a ligação entre os modelos atmosféricos e as evidências geológicas, Palumbo e sua equipe começaram com um modelo climático de ponta para Marte. Esse modelo supunha que, há 4 bilhões de anos, a atmosfera era composta principalmente de dióxido de carbono (como é hoje) e que a produção do Sol era muito mais fraca do que é agora. A partir desse modelo, eles determinaram que Marte era geralmente frio e gelado durante seus primeiros dias.
No entanto, eles também incluíram uma série de variáveis que também podem estar presentes em Marte há 4 bilhões de anos. Isso inclui a presença de uma atmosfera mais espessa, o que teria permitido um efeito estufa mais significativo. Como os cientistas não podem concordar com a densidade da atmosfera de Marte entre 4,2 e 3,7 bilhões de anos atrás, Palumbo e sua equipe executaram os modelos para levar em consideração vários níveis plausíveis de densidade atmosférica.
Eles também consideraram variações na órbita de Marte que poderiam ter existido 4 bilhões de anos atrás, que também foram sujeitas a algumas suposições. Também aqui, eles testaram uma ampla gama de cenários plausíveis, que incluíam diferenças na inclinação axial e diferentes graus de excentricidade. Isso afetaria a quantidade de luz solar recebida por um hemisfério em relação a outro e levaria a variações sazonais de temperatura mais significativas.
No final, o modelo produziu cenários em que o gelo cobria regiões próximas à localização das redes de vale nas montanhas do sul. Embora a temperatura média anual do planeta nesses cenários estivesse bem abaixo do congelamento, também produziu picos de temperatura de verão na região que subiram acima do congelamento. A única coisa que restava era demonstrar que o volume de água produzido seria suficiente para esculpir esses vales.
Felizmente, em 2015, o professor Jim Head e Eliot Rosenberg (um estudante de Brown na época) criaram um estudo que estimava a quantidade mínima de água necessária para produzir o maior desses vales. Usando essas estimativas, juntamente com outros estudos que forneceram estimativas das taxas de escoamento necessárias e da duração da formação da rede de vales, Palumbo e seus colegas encontraram um cenário derivado do modelo que funcionou.
Basicamente, eles descobriram que se Marte tivesse uma excentricidade de 0,17 (em comparação com a excentricidade atual de 0,0934), uma inclinação axial de 25 ° (comparada aos 25,19 ° de hoje) e uma pressão atmosférica de 600 mbar (100 vezes o que é hoje). então, levaria cerca de 33.000 a 1.083.000 anos para produzir água de fusão suficiente para formar as redes do vale. Mas, assumindo que para uma órbita circular, um ladrilho axial de 25 ° e uma atmosfera de 1000 mbar, levaria cerca de 21.000 a 550.000 anos.
Os graus de excentricidade e inclinação axial exigidos nesses cenários estão bem dentro da faixa de órbitas possíveis para Marte há 4 bilhões de anos. E, como Head indicou, este estudo poderia conciliar as evidências atmosféricas e geológicas que estavam em desacordo no passado:
“Este trabalho adiciona uma hipótese plausível para explicar como a água líquida poderia ter se formado no início de Marte, de maneira semelhante ao derretimento sazonal que produz os córregos e lagos que observamos durante nosso trabalho de campo nos vales secos antárticos de McMurdo. Atualmente, estamos explorando mecanismos adicionais de aquecimento de candidatos, incluindo vulcanismo e crateras de impacto, que também podem contribuir para o derretimento de um início de Marte frio e gelado. ”
Também é significativo, pois demonstra que o clima de Marte estava sujeito a variações que também acontecem regularmente aqui na Terra. Isso fornece mais uma indicação de como nossos dois planos são semelhantes em alguns aspectos, e como a pesquisa de um pode ajudar a melhorar nossa compreensão do outro. Por fim, mas não menos importante, oferece alguma síntese a um assunto que produziu uma boa parte de desacordo.
O assunto de como Marte poderia ter experimentado água morna e fluida em sua superfície - e em um momento em que a produção do Sol era muito mais fraca do que é hoje - permaneceu objeto de muito debate. Nos últimos anos, os pesquisadores apresentaram várias sugestões de como o planeta poderia ter sido aquecido, variando de nuvens de cirros a explosões periódicas de gás metano por baixo da superfície.
Embora este último estudo ainda não tenha resolvido o debate entre os campos "quente e aguado" e "frio e gelado", ele oferece evidências convincentes de que os dois podem não ser mutuamente exclusivos. O estudo também foi objeto de uma apresentação feita na 48ª Conferência Lunar e Planetária de Ciências, que ocorreu de 20 a 24 de março em The Woodland, Texas.
