Para onde foi a água líquida de Marte? Nova teoria oferece pistas frescas.

Enormes quantidades de água podem estar retidas em minerais na crosta de Marte, aumentando as estimativas para a quantidade total de água que outrora fluiu no planeta vermelho.

Publicado 18/03/2021, 16:10 WET
Marte

Marte já teve água a fluir à superfície, mas desapareceu há milhares de milhões de anos. Um novo estudo sugere que, para além do que se perdeu para o espaço, grande parte da água pode ter ficado retida em minerais na crosta do planeta.

Fotografia de NASA/JPL-Caltech

Hoje, Marte é um deserto gelado. Mas os deltas e margens de rios secos revelam que água já fluiu sobre a superfície do planeta. Para onde foi toda essa água? Os cientistas tentam responder a esta questão há décadas, na esperança de compreender como é que Marte se tornou num deserto árido enquanto que o seu vizinho, o planeta Terra, manteve a sua água e se tornou num paraíso biológico.

Agora, com a junção de observações do planeta vermelho em novos modelos, uma equipa de geólogos e cientistas atmosféricos criou uma nova imagem do passado de Marte: Grande parte da água antiga do planeta pode ter ficado retida dentro de minerais na crosta, onde permanece até hoje.

As investigações feitas anteriormente sugeriam que a maior parte da água de Marte tinha escapado para o espaço quando a atmosfera do planeta foi desgastada pela radiação solar. Mas este novo estudo, publicado na revista Science e apresentado virtualmente na Conferência de Ciência Lunar e Planetária deste ano, conclui que a água de Marte passou por um êxodo atmosférico e um aprisionamento geológico.

Dependendo da quantidade de água com que se começa, o novo modelo estima que algo entre os 30 e os 99% por cento dessa água ficou incorporado nos minerais presentes na crosta do planeta, enquanto que a fração restante escapou para o espaço. É uma grande amplitude, e ambos os processos provavelmente desempenharam um papel, pelo que a realidade reside algures no meio, diz Briony Horgan, cientista planetária da Universidade Purdue que não participou no novo estudo.

Se o novo modelo estiver correto, a história da adolescência deste planeta precisa de ser reescrita. Toda a água que se pensa estar atualmente retida na crosta marciana significa que o planeta tinha muito mais água à superfície na sua juventude do que os modelos anteriores tinham estimado – e que os seus primórdios podem ter sido ainda mais favoráveis à vida microbiana do que se pensava.

“Este estudo permite a possibilidade de um planeta Marte que outrora foi azul, mesmo que não tenha sido durante muito tempo”, diz Paul Byrne, cientista planetário da Universidade Estadual da Carolina do Norte que não participou no novo estudo.

De encharcado a desidratado

Uma infinidade de leitos de rios secos, deltas, bacias de lagos e mares interiores deixam bem patente que Marte já teve muita água à superfície. Pode até ter tido um ou vários oceanos diferentes no seu hemisfério norte, embora esta questão seja tema de intensos debates. Hoje, para além de uma possível série de lagos e aquíferos subterrâneos salgados, a maior parte da água de Marte está retida nas suas calotas polares ou no gelo enterrado por baixo da superfície.

Através da observação da química de meteoritos marcianos de várias idades, e usando a sonda Curiosity da NASA para estudar rochas antigas e medir a atual atmosfera marciana, os cientistas conseguiram estimar a quantidade de água de superfície – como gelo, água líquida ou vapor de água – que estaria presente em vários pontos do planeta ao longo da história de Marte. Os investigadores acreditam que, durante as primeiras épocas, se toda aquela água estivesse em forma líquida, poderia cobrir todo o planeta num oceano raso de 45 a 240 metros de profundidade.

Marte já teve uma atmosfera mais substancial no passado, e a sua pressão permitiu a existência de água líquida à superfície. Mas o trabalho feito pelo orbitador MAVEN da NASA descobriu que grande parte da atmosfera do planeta foi arrancada pelos ventos solares – partículas carregadas que vêm do sol – talvez apenas 500 milhões de anos após a formação de Marte. Os motivos não são evidentes, embora a perda precoce do campo magnético protetor do planeta provavelmente tenha desempenhado um papel crítico.

De qualquer forma, esta aniquilação atmosférica vaporizou cerca de 90% de toda a água na superfície de Marte, deixando apenas o vapor de água que foi desfeito pela radiação ultravioleta e transformando Marte num deserto desidratado.

Pistas escondidas em joias marcianas

Este é o argumento utilizado, mas existem algumas lacunas no enredo.

O destino da água ancestral do planeta foi anteriormente estimado com base nos tipos de hidrogénio encontrados na atmosfera atual de Marte. À medida que o vapor de água no ar é bombardeado pela radiação ultravioleta do sol, o hidrogénio é removido do oxigénio nas moléculas de água. Por ser um gás leve, este hidrogénio livre escapa facilmente para o espaço. Parte do vapor de água, no entanto, contém uma versão mais pesada de hidrogénio chamada deutério, que tem mais probabilidades de permanecer na atmosfera.

Os cientistas sabem qual deve ser a proporção natural de hidrogénio e deutério em Marte, pelo que a quantidade de deutério deixada para trás pode ser usada para determinar quanto da sua versão mais leve já esteve presente no planeta. O deutério, portanto, atua como uma impressão digital fantasmagórica que revela a quantidade de água que eventualmente escapou para o espaço.

O hidrogénio ainda está atualmente a escapar de Marte, e os cientistas conseguem medir essa taxa para descobrir a quantidade de água que é perdida permanentemente. Se esta taxa se mantivesse estável nos últimos 4.5 mil milhões de anos, não seria nem de longe o suficiente para explicar o desaparecimento de tanta água superficial, diz a autora principal do novo estudo, Eva Linghan Scheller, estudante de doutoramento do Instituto de Tecnologia da Califórnia.

Outra das pistas surge do trabalho de todos os orbitadores e sondas que examinam as rochas de Marte. Nas últimas duas décadas, foram descobertos muitos minerais que contêm água, incluindo muitas argilas. Inicialmente, encontravam-se apenas algumas manchas aqui e ali. “Mas hoje, vemos evidências de um enorme volume de minerais hidratados à superfície”, diz Briony Horgan.

Todos estes minerais hidratados e extremamente antigos sugerem que, há muito tempo, havia muita água a fluir pelo antigo solo marciano – muito mais do que o indicado pelo sinal de deutério atmosférico.

“Demora um pouco a encontrar todas as exposições a minerais hidratados que encontrámos e, depois, reconhecer em pleno a sua importância a uma escala global”, diz Kirsten Siebach, cientista planetária da Universidade Rice que não participou no novo estudo.

Duas formas de matar um planeta

Eva Scheller diz que um dos problemas residia no facto de os modelos anteriores não levarem em consideração a capacidade da crosta reter água dentro de minerais. Eva e os seus colegas decidiram fazer um novo modelo para estimar onde é que a água de Marte esteve durante toda a sua vida de 4.5 mil milhões de anos.

Este modelo faz algumas suposições, como qual era a quantidade de água que Marte tinha inicialmente, quanta foi mais tarde entregue por asteroides aquosos e cometas gelados, quanta se perdeu no espaço ao longo do tempo e a quantidade adicional de água depositada na superfície do planeta através de atividade vulcânica. Dependendo dos valores destas variáveis, a equipa descobriu que Marte pode ter tido água de superfície suficiente para formar um oceano global de 100 a 1.490 metros de profundidade.

Entre há 4.1 e 3.7 mil milhões de anos, a quantidade de água superficial diminuiu significativamente à medida que foi sendo absorvida pelos minerais na crosta e escapou para o espaço. Nenhum dos minerais hidratados encontrados até agora tinha menos de três mil milhões de anos, diz Eva, o que implica que Marte foi um deserto árido durante a maior parte da sua vida.

O novo modelo tem os seus limites, com alguns detalhes-chave a permanecerem difusos. “Mas é um passo importante que certamente irá ajudar futuras investigações sobre a história da água em Marte”, diz Geronimo Villanueva, cientista planetário do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, que não participou no novo estudo.

Por um lado, este trabalho ajuda a resolver a discrepância entre a quantidade de água estimada pelas medições de deutério e a miríade de recursos hídricos que foram deixados à superfície. Não se sabia como é que tantos rios e lagos podiam ter emergido de tão pouca água, diz Kirsten Siebach, mas este novo modelo oferece uma solução para esse mistério, identificando água adicional que poderia estar presente em Marte.

No entanto, a investigação não altera a quantidade de água que os cientistas acreditam estar atualmente disponível em Marte – que não é muita. Os astronautas poderão um dia cozinhar os minerais hidratados em Marte para libertar essa água, diz Briony Horgan, mas isso seria um processo muito dispendioso energeticamente.

“O que este estudo faz é dizer que tínhamos mais água no início da história de Marte, que é quando Marte era mais habitável”, diz Kirsten. Os micróbios, se é que algum dia existiram, podem ter-se espalhado por toda a água disponível, mas teriam dificuldades para sobreviver quando a maior parte desapareceu, há três mil milhões de anos.

A ideia de que um volume significativo de água pode desaparecer na crosta também tem implicações para outros mundos rochosos, diz Paul Byrne, da Universidade Estadual da Carolina do Norte.

A água também se liga aos minerais na Terra. Mas no nosso planeta, as placas tectónicas reciclam esses minerais, libertando constantemente essa água através de erupções vulcânicas, diz Kirsten. Por outro lado, a crosta estagnada de Marte pode ter condenado o planeta a tornar-se num deserto extremamente frio. Será que aconteceu o mesmo processo de mudança em Vénus? Será que a água acaba por ficar retida na crosta dos exoplanetas longe do nosso sistema solar?

Scott King, cientista planetário do Instituto Politécnico e Universidade Estadual da Virgínia, que não participou no estudo, diz que o modelo abre caminho para uma compreensão ainda mais rica de como Marte e outros mundos rochosos evoluem ao longo do tempo.

“Agora há uma enorme variedade de novas questões que podem ser colocadas e avaliadas.”
 

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com

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