Pequenos lagos no início de Marte podem ter permanecido líquidos durante décadas, mesmo quando a temperatura média do ar estava bem abaixo de zero. As condições frias por si só podem não ter impedido a preservação a longo prazo das águas superficiais no Planeta Vermelho, sugere uma nova investigação.
Os pesquisadores da Rice University usaram um modelo climático modificado para Marte para investigar se os lagos poderiam sobreviver 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 por 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 formadas por água corrente ou parada em todo o planeta, mas muitos modelos climáticos indicam que o início de Marte deve ter sido demasiado frio para suportar água líquida.
Um estudo publicado em AGU avançaoferece uma nova explicação sobre como os lagos poderiam existir sem um clima quente e por que os antigos lagos marcianos estão tão bem preservados hoje.
“Ver antigas bacias lacustres em Marte sem evidências claras de gelo espesso e duradouro fez-me pensar se estes lagos poderiam ter retido água durante mais do que uma 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 existir durante décadas com apenas uma fina camada de gelo que desaparecia sazonalmente, foi emocionante que pudéssemos finalmente ter um mecanismo físico que correspondesse ao que vemos hoje em Marte.”
Transformando os instrumentos climáticos da Terra em Marte
Para investigar o problema, a equipe adaptou um sistema de modelagem climática conhecido 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 por rovers. As formações rochosas e os depósitos minerais serviram como substitutos para os registos climáticos, 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 carbono e as diferenças sazonais que caracterizam o planeta.
Usando o novo modelo de Simulação do Lago Marciano com Reconstrução e Simulação Atmosférica (LakeM2ARS), a equipe executou 64 cenários de teste baseados nas medições do rover Curiosity da NASA da Cratera Gale e nas simulações climáticas existentes em Marte.
Cada cenário simulou um lago hipotético dentro da cratera durante 30 anos marcianos, ou cerca de 56 anos terrestres. Isto permitiu aos investigadores testar se os lagos poderiam realmente permanecer líquidos sob diferentes condições.
“Foi divertido trabalhar no experimento mental de como um modelo de lago desenvolvido para a Terra poderia ser adaptado para outro planeta, embora o processo envolvesse muita depuração quando precisávamos mudar, digamos, a gravidade”, disse Dee, professor associado do Departamento de Ciências da Terra, Ambientais e Planetárias e co-autor do estudo.
“Ficámos surpreendidos e encorajados pela forma como o modelo respondeu a parâmetros como a pressão atmosférica e a sazonalidade da temperatura. Isto mostra que, com alguma criatividade e experimentação, os modelos derivados da Terra podem fornecer 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 frias. Em outros, a água permaneceu líquida sob uma fina camada de gelo, em vez de completamente congelada.
O gelo fino desempenhou um papel decisivo. Agia como uma cobertura isolante, limitando a evaporação e a perda de água, permitindo que a luz solar aquecesse o lago durante a estação quente.
Devido a este ciclo sazonal, a profundidade de alguns dos lagos modelados não mudou muito ao longo das décadas. Isto sugere que eles podem permanecer estáveis por muito tempo, mesmo quando a temperatura média do ar permanece abaixo de zero.
“Esta camada de gelo sazonal comporta-se como um cobertor natural para o lago”, disse Kirsten Seebach, professora associada de Ciências da Terra, Ambientais e Planetárias e coautora do estudo.
Ele isola a água no inverno, permitindo que ela derreta no verão, disse Seebach. “Como o gelo é fino e temporário, deixaria poucas evidências que pudessem explicar por que os rovers não encontraram sinais claros de gelo ou geleiras plurianuais em Marte”, disse ela.
Repensando a água no frio Marte
Os resultados sugerem que o início de Marte poderia ter sustentado lagos de longa vida sem exigir condições persistentemente quentes. Isto desafia as suposições anteriores de que a água superficial em Marte só é 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 seriam mais fáceis de explicar. Linhas costeiras preservadas, sedimentos em camadas e depósitos minerais podem refletir lagos estáveis que persistiram apesar do clima frio.
O que isso significa para a futura exploração de Marte
Os investigadores planeiam aplicar o modelo LakeM2ARS a outras bacias marcianas para ver se podem existir lagos semelhantes noutros locais do planeta. Eles também querem investigar como as mudanças na composição atmosférica ou no fluxo das águas subterrâneas podem afetar a estabilidade do lago ao longo do tempo.
“Se surgirem padrões semelhantes em todo o planeta, os resultados apoiarão a ideia de que mesmo um Marte inicial bastante frio poderia suportar água líquida durante todo o ano, um ingrediente chave num ambiente habitável”, disse Moreland.
Co-autores adicionais do estudo incluem a estudante de graduação da Rice, Nyla Hartigan, Michael Mishna do Laboratório de Propulsão a Jato da Caltech, James Russell da Brown University, e Grace Bischoff e John Moores da York University. O Rice Faculty Initiative Fund e a Agência Espacial Canadense apoiaram esta pesquisa.
