O mistério da água de Marte pode ter uma resposta simples sobre gelo

Pesquisadores da Universidade Rice usaram um modelo climático modificado para Marte para explorar se os lagos poderiam ter sobrevivido em lugares como a cratera Gale, perto do equador do planeta. Os seus resultados mostram que os lagos podem permanecer líquidos sob uma fina camada de gelo sazonal durante décadas e possivelmente mais tempo, desde que as condições climáticas globais permaneçam estáveis. Esta descoberta ajuda a resolver uma questão de longa data na investigação de Marte. Existem características geológicas moldadas por água corrente ou parada em todo o planeta, mas muitos modelos climáticos indicam que o início de Marte deveria ter sido demasiado frio para suportar água líquida.

O estudo, publicado em AGU avançaoferece uma nova explicação sobre como os lagos poderiam ter existido sem um clima quente e por que os antigos leitos dos lagos marcianos parecem tão bem preservados hoje.

“Ver antigas bacias lacustres em Marte sem evidências claras de gelo espesso e duradouro fez-me questionar se esses lagos poderiam ter retido água durante mais do que uma única estação num clima frio”, disse Eleanor Moreland, estudante de pós-graduação da Rice e principal autora do estudo. “Quando o nosso novo modelo começou a mostrar lagos que poderiam durar décadas com apenas uma fina camada de gelo que desaparecia sazonalmente, foi entusiasmante que pudéssemos finalmente ter um mecanismo físico que se ajustasse ao que vemos hoje em Marte.”

Virando as ferramentas climáticas da Terra em direção a Marte

Para investigar o problema, a equipe adaptou uma estrutura de modelagem climática conhecida como Proxy System Modeling. A abordagem foi originalmente desenvolvida pela pesquisadora climática da Terra, Sylvia Dee, para reconstruir climas antigos usando indicadores indiretos, como anéis de árvores ou núcleos de gelo.

Marte carece de árvores e de outros marcadores climáticos familiares, por isso os investigadores confiaram em dados recolhidos pelos rovers de Marte. As formações rochosas e os depósitos minerais serviram como substitutos para um registo climático, permitindo à equipa inferir condições passadas.

Ao longo de vários anos, os investigadores modificaram o modelo do lago para reflectir Marte tal como era há cerca de 3,6 mil milhões de anos. Eles levaram em conta fatores como a luz solar mais fraca, uma atmosfera rica em dióxido de carbono e diferenças sazonais exclusivas do planeta.

Usando o novo modelo Lake Modeling on Mars with Atmospheric Reconstructions and Simulations (LakeM2ARS), a equipe executou 64 cenários de teste com base em medições do rover Curiosity da NASA na cratera Gale e em simulações climáticas existentes em Marte.

Cada cenário simulou um lago hipotético dentro da cratera durante 30 anos marcianos, ou cerca de 56 anos terrestres. Isso permitiu aos pesquisadores testar se os lagos poderiam permanecer líquidos de forma realista sob diferentes condições.

“Foi divertido trabalhar no experimento mental de como um modelo de lago projetado para a Terra poderia ser adaptado para outro planeta, embora esse processo tenha exigido uma grande quantidade de depuração quando tivemos que mudar, digamos, a gravidade”, disse Dee, professor associado de Terra, ciências ambientais e planetárias e co-autor do estudo.

“Ficámos surpreendidos e encorajados pela sensibilidade com que o modelo respondeu a parâmetros como a pressão atmosférica e a sazonalidade da temperatura. Isto mostra que, com alguma criatividade e experimentação, os modelos de origem na Terra podem produzir cenários climáticos realistas para Marte.”

Gelo fino como isolante natural

As simulações produziram resultados diferentes dependendo das condições. Em alguns casos, os lagos congelaram durante as estações mais frias. Em outros, a água permaneceu líquida sob uma fina camada de gelo, em vez de congelar completamente.

Esse gelo fino desempenhou um papel crucial. Funcionava como uma tampa isolante, limitando a evaporação e a perda de água, ao mesmo tempo que permitia que a luz solar aquecesse o lago durante os períodos mais quentes do ano.

Devido a este ciclo sazonal, alguns lagos modelados mostraram poucas mudanças na profundidade ao longo das décadas. Isto sugere que eles poderiam permanecer estáveis ​​por longos períodos, mesmo quando a temperatura média do ar permanecesse abaixo de zero.

“Esta cobertura de gelo sazonal comporta-se como um cobertor natural para o lago”, disse Kirsten Siebach, professora associada de ciências da Terra, ambientais e planetárias e coautora do estudo.

Ele isola a água no inverno e permite que ela derreta no verão, disse Siebach. “Como o gelo é fino e temporário, deixaria poucas evidências, o que poderia explicar por que os rovers não encontraram sinais claros de gelo perene ou geleiras em Marte”, disse ela.

Repensando a água em um Marte frio

Os resultados sugerem que o início de Marte pode ter sustentado lagos duradouros sem exigir condições consistentemente quentes. Isto desafia as suposições anteriores de que a água superficial em Marte só seria possível durante longos períodos quentes.

Se os lagos fossem protegidos por gelo sazonal em vez de enterrados sob gelo espesso e permanente, muitas características intrigantes de Marte tornar-se-iam mais fáceis de explicar. Linhas costeiras preservadas, sedimentos em camadas e depósitos minerais podem refletir lagos estáveis ​​que resistiram apesar do clima frio.

O que isso significa para a futura pesquisa em Marte

Os investigadores planeiam aplicar o modelo LakeM2ARS a outras bacias marcianas para ver se lagos semelhantes poderiam ter existido noutros locais do planeta. Eles também querem explorar como as mudanças na composição atmosférica ou no fluxo das águas subterrâneas podem ter influenciado a estabilidade do lago ao longo do tempo.

“Se padrões semelhantes surgirem em todo o planeta, os resultados apoiariam a ideia de que mesmo um Marte inicial bastante frio poderia sustentar água líquida durante todo o ano, um ingrediente chave para que os ambientes fossem adequados à vida”, disse Moreland.

Os co-autores adicionais deste estudo incluem Nyla Hartigan, estudante de graduação de Rice, Michael Mischna do Laboratório de Propulsão a Jato do Instituto de Tecnologia da Califórnia, James Russell da Universidade Brown e Grace Bischof e John Moores da Universidade de York. O Rice Faculty Initiative Fund e a Agência Espacial Canadense apoiaram esta pesquisa.