Cientistas revelam como a água escapa de Marte

Nova pesquisa mostra que a água se esvai do Planeta Vermelho não como uma torneira que vaza, mas com um respingo repentino

Gelo de água residual na cratera Vastitas Borealis, em Marte: planeta se tornou um mundo árido e poeirento. Crédito: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum), CC BY-SA 3.0 IGO

Marte já teve oceanos, mas agora está completamente seco, deixando muitos se perguntando como a água foi perdida. Pesquisadores da Universidade do Arizona descobriram uma quantidade surpreendentemente grande de água na alta atmosfera de Marte, onde ela é rapidamente destruída, explicando parte desse mistério marciano. Um artigo sobre esse estudo foi publicado na revista “Science”.

“Sabemos que, há bilhões de anos, havia água líquida na superfície de Marte”, disse Shane Stone, aluno de graduação do Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona (EUA) e principal autor do artigo.

Desde 2014, Stone trabalha na missão da Nasa Maven, abreviatura de Mars Atmosphere e Volatile EvolutioN. A nave Maven começou a orbitar Marte em 2014 e tem registrado a composição da atmosfera superior do planeta vizinho da Terra desde então.

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À procura de água

“Deve ter havido uma atmosfera mais densa, então sabemos que Marte de alguma forma perdeu a maior parte de sua atmosfera para o espaço”, observou Stone. “A Maven está tentando caracterizar os processos responsáveis ​​por essa perda, e uma parte disso é entender exatamente como Marte perdeu sua água.”

Participaram do estudo pesquisadores do Goddard Space Flight Center da Nasa e do Centro de Pesquisa e Exploração em Ciência e Tecnologia Espacial em Maryland, além de Roger Yelle, professor de ciências planetárias da Universidade do Arizona e consultor de pesquisa de Stone.

Enquanto orbita Marte, a Maven mergulha na atmosfera do planeta a cada 4 horas e meia. O instrumento NGIMS (abreviação de Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer) a bordo tem medido a abundância de moléculas de água carregadas chamadas íons na atmosfera marciana superior, cerca de 160 quilômetros acima da superfície do planeta. A partir dessas informações, os cientistas podem inferir quanta água está presente na atmosfera.

Contradição

Observações anteriores usando a Maven e o Telescópio Espacial Hubble mostraram que a perda de água da alta atmosfera marciana varia com as estações. Comparado com a Terra, Marte segue um caminho mais oval ao redor do Sol e está mais próximo dele durante o verão no hemisfério sul do planeta.

Stone e sua equipe descobriram que quando Marte está mais próximo do Sol, o planeta se aquece e mais água – encontrada na superfície na forma de gelo – se move da superfície para a atmosfera superior. Dali, ela é perdida no espaço. Isso acontece uma vez a cada ano marciano ou a cada dois anos terrestres. As tempestades de poeira regionais que ocorrem em Marte a cada ano marciano e as tempestades de poeira globais que ocorrem em todo o planeta cerca de uma vez a cada 10 anos levam a um maior aquecimento da atmosfera e a um aumento no movimento ascendente da água.

Os processos que tornam esse movimento cíclico possível contradizem a imagem clássica do escape de água de Marte, mostrando que é incompleto, disse Stone. De acordo com o processo clássico, o gelo de água é convertido em gás e destruído pelos raios solares na baixa atmosfera. Esse processo, no entanto, seria um gotejamento lento e constante, não afetado pelas estações ou tempestades de poeira. Isso não combina com as observações atuais.

Processo ainda presente

“Isso é importante porque não esperávamos ver nenhuma água na alta atmosfera de Marte”, disse Stone. “Se compararmos Marte à Terra, a água na Terra está confinada perto da superfície por causa de algo chamado higropausa. É apenas uma camada na atmosfera que é fria o suficiente para condensar (e, portanto, parar) qualquer vapor d’água viajando para cima.”

Para a equipe, a água está passando do que deveria ser a higropausa de Marte, que provavelmente é quente demais para parar o vapor d’água. Uma vez na atmosfera superior, as moléculas de água são quebradas por íons muito rapidamente – em quatro horas, eles calculam. Os subprodutos disso são perdidos no espaço.

“A perda de sua atmosfera e água para o espaço é a principal razão pela qual Marte é frio e seco em comparação com a Terra quente e úmida. Esses novos dados da Maven revelam um processo pelo qual essa perda ainda ocorre hoje”, disse Stone.

Mundo seco e empoeirado

Quando extrapolou suas descobertas para 1 bilhão de anos atrás, a equipe descobriu que esse processo pode ser responsável pela perda de um oceano global com cerca de 43 centímetros de profundidade.

“Se pegássemos a água e a espalhássemos uniformemente por toda a superfície de Marte, o oceano de água perdido no espaço devido ao novo processo que descrevemos teria mais de 43 centímetros de profundidade”, disse Stone. “Outros 17 centímetros seriam perdidos exclusivamente devido aos efeitos das tempestades de poeira globais.”

Durante as tempestades de poeira globais, 20 vezes mais água pode ser transportada para a alta atmosfera. Por exemplo, uma tempestade de poeira global com duração de 45 dias libera a mesma quantidade de água para o espaço que Marte perderia durante um ano marciano (687 dias terrestres) calmo.

Embora Stone e sua equipe não possam extrapolar para um passado maior do que 1 bilhão de anos atrás, ele acha que esse processo provavelmente não funcionou da mesma forma antes. O motivo, segundo ele, é que Marte pode ter tido uma higropausa mais forte há muito tempo.

“Antes de o processo que descrevemos começar a operar, deve ter havido uma quantidade significativa de fuga atmosférica para o espaço”, disse Stone. “Ainda precisamos definir o impacto desse processo e quando ele começou a operar.”

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