Pequenos lagos no início de Marte podem ter permanecido líquidos durante décadas, apesar das temperaturas médias bem abaixo de zero. Uma nova pesquisa sugere que as condições frias por si só podem não impedir a persistência da água superficial no Planeta Vermelho.
Os pesquisadores da Rice University usaram modelos climáticos modificados para Marte para explorar se os lagos poderiam sobreviver em lugares como a cratera Gale, perto do equador marciano. Os seus resultados sugerem que os lagos podem permanecer líquidos sob o gelo sazonal fino durante décadas, e possivelmente mais tempo, desde que as condições climáticas globais permaneçam estáveis. A descoberta ajuda a resolver um problema antigo na pesquisa de Marte. Existem na Terra características geológicas formadas por água corrente ou parada, mas muitos modelos climáticos sugerem que o início de Marte deveria ter sido demasiado frio para suportar água líquida.
O estudo foi publicado em Progresso da AGUfornece uma nova explicação sobre como os lagos poderiam existir 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 pensar se estes lagos poderiam armazenar água durante mais de uma estação em climas frios”, disse Eleanor Moreland, estudante de pós-graduação em Rice e principal autora do estudo. “Quando os nossos novos modelos começarem a mostrar que os lagos podem persistir durante décadas com apenas uma fina camada de gelo que desaparece sazonalmente, é emocionante que possamos finalmente ter um mecanismo consistente com a física que vemos hoje em Marte.”
Transformando as ferramentas climáticas da Terra em Marte
Para estudar esta questão, a equipe empregou uma estrutura de modelagem climática chamada modelagem de sistema substituto. O método foi originalmente desenvolvido pela pesquisadora climática da Terra, Sylvia Dee, para reconstruir o clima antigo 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 de Marte. As formações rochosas e os depósitos minerais funcionam como substitutos dos registos climáticos, permitindo à equipa extrapolar as condições passadas.
Ao longo de vários anos, os investigadores modificaram o modelo do lago para reflectir Marte 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 as diferenças sazonais únicas da Terra.
Usando o novo modelo Martian Lake Modeling with Atmospheric Reconstruction and Simulation (LakeM2ARS), a equipe executou 64 cenários de teste com base em medições do rover Curiosity da NASA na cratera Gale e em simulações existentes do clima marciano.
Cada cenário simulou um lago hipotético dentro da cratera durante 30 anos marcianos, ou aproximadamente 56 anos terrestres. Isso permitiu aos pesquisadores testar se o lago poderia realmente permanecer líquido sob diferentes condições.
“É interessante fazer experiências mentais para ver como os modelos de lagos concebidos para a Terra podem funcionar noutro planeta, embora o processo exija muita depuração quando temos de alterar a gravidade e assim por diante”, disse Dee, professor associado de Terra, ciências 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 de origem da Terra podem produzir cenários climáticos realistas para Marte.”
O gelo fino atua como um isolante natural
Dependendo das condições, a simulação pode produzir resultados diferentes. Em alguns casos, os lagos congelam durante a estação fria. Em outros casos, a água permanece líquida sob uma fina camada de gelo, em vez de completamente congelada.
Essa fina camada de gelo desempenhou um papel crucial. Atua como uma cobertura isolante, limitando a evaporação e a perda de água, ao mesmo tempo que permite que a luz solar aqueça o lago durante as épocas mais quentes do ano.
Devido a este ciclo sazonal, alguns lagos simulados mostram poucas mudanças na profundidade ao longo das décadas. Isto mostra que mesmo que as temperaturas médias permaneçam abaixo de zero, elas podem permanecer estáveis por longos períodos de tempo.
“Esta camada de gelo sazonal funciona como um cobertor natural para o lago”, disse a coautora do estudo Kirsten Siebach, professora associada de ciências da Terra, ambientais e planetárias.
Ele isola a água no inverno e permite que ela derreta no verão, disse Seebach. “Como o gelo é tão fino e temporário, deixa 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 no frio Marte
Os resultados sugerem que o início de Marte pode ter sustentado lagos de longa duração sem a necessidade de condições quentes persistentes. Isto desafia as primeiras suposições de que a água superficial em Marte só era possível durante longos períodos quentes.
Se os lagos fossem protegidos por gelo sazonal, em vez de serem enterrados sob gelo espesso e permanente, muitas das características intrigantes de Marte seriam mais fáceis de explicar. A costa bem preservada, os sedimentos em camadas e os depósitos minerais podem refletir a existência de um lago estável, apesar do clima frio.
O que isso significa para futuras pesquisas em Marte
Os investigadores planeiam aplicar o modelo LakeM2ARS a outras bacias marcianas para ver se existem lagos semelhantes noutros locais da Terra. Eles também querem explorar como as mudanças na composição atmosférica ou no fluxo das águas subterrâneas afetam a estabilidade do lago ao longo do tempo.
“Se padrões semelhantes surgirem na Terra, os resultados apoiariam a ideia de que mesmo o início muito frio de Marte poderia ter mantido água líquida durante todo o ano, um ingrediente chave para um ambiente adequado à vida”, disse Moreland.
Outros co-autores do estudo incluem Nyla Hartigan, estudante de Rice, Michael Mischna do Laboratório de Propulsão a Jato da Caltech, James Russell da Brown University, e Grace Bischof e John Moores da York University. O Rice Institute Initiative Fund e a Agência Espacial Canadense apoiaram esta pesquisa.
