Pequenos lagos em Marte primitivo podem ter permanecido líquidas por décadas, mesmo com as temperaturas médias do ar bem abaixo de zero. Novas pesquisas sugerem que condições frias sozinhas podem não ter impedido a presença de água na superfície do Planeta Vermelho por longos períodos.
Pesquisadores da Universidade Rice utilizaram um modelo climático modificado para Marte para investigar se lagos poderiam ter sobrevivido em locais como a Cratera Gale, próxima ao equador do planeta. Os resultados mostram que os lagos poderiam permanecer líquidos sob uma fina camada de gelo sazonal por décadas, e possivelmente mais, desde que as condições climáticas gerais se mantivessem estáveis. Essa descoberta ajuda a esclarecer uma questão antiga na pesquisa sobre Marte. Características geológicas moldadas por água em movimento ou em repouso existem por todo o planeta, mas muitos modelos climáticos indicam que Marte primitivo deveria ter sido frio demais para suportar água líquida.
O estudo, publicado na AGU Advances, oferece uma nova explicação sobre como lagos poderiam ter existido sem um clima quente e por que leitos de lagos antigos em Marte parecem tão bem preservados hoje.
“Ver bacias lacustres antigas em Marte sem evidências claras de gelo espesso e duradouro me fez questionar se aqueles lagos poderiam ter retido água por mais de uma única temporada em um clima frio,” disse Eleanor Moreland, estudante de graduação da Rice e autora principal do estudo. “Quando nosso novo modelo começou a mostrar lagos que poderiam durar décadas com apenas uma fina camada de gelo sazonal, foi emocionante perceber que poderíamos finalmente ter um mecanismo físico que se encaixa no que vemos em Marte hoje.”
Transformando Ferramentas Climáticas da Terra em Direção a Marte
Para investigar o problema, a equipe adaptou um modelo de sistema climático conhecido como Modelagem do Sistema Proxy. Essa abordagem foi originalmente desenvolvida pela pesquisadora de clima terrestre Sylvia Dee para reconstruir climas antigos usando indicadores indiretos, como anéis de árvores ou núcleos de gelo.
Marte não possui árvores e outros marcadores climáticos familiares, então os pesquisadores se basearam em dados coletados por rovers em Marte. Formaçõe rochosas e depósitos minerais serviram como substitutos para um registro climático, permitindo à equipe inferir condições passadas.
Ao longo de vários anos, os pesquisadores modificaram o modelo de lagos para refletir Marte como era há cerca de 3,6 bilhões de anos. Eles consideraram fatores como a luz solar mais fraca, uma atmosfera rica em dióxido de carbono, e diferenças sazonais únicas do planeta.
Utilizando o novo modelo Lake Modeling on Mars with Atmospheric Reconstructions and Simulations (LakeM2ARS), a equipe executou 64 cenários de teste baseados em medições do rover Curiosity da NASA na Cratera Gale e simulações climáticas existentes de Marte.
Cada cenário simulou um lago hipotético dentro da cratera por 30 anos marcianos, ou cerca de 56 anos terrestres. Isso permitiu que os pesquisadores testassem se os lagos poderiam realisticamente permanecer líquidos sob diferentes condições.
“Foi divertido trabalhar na experiência mental de como um modelo de lago projetado para a Terra poderia ser adaptado para outro planeta, embora esse processo tenha envolvido uma quantidade considerável de depuração quando tivemos que mudar, por exemplo, a gravidade,” disse Dee, professora associada de ciências da Terra, ambientais e planetárias e coautora do estudo.
“Ficamos surpresos e encorajados com a sensibilidade do modelo em relação a parâmetros como pressão atmosférica e sazonalidade da temperatura. Isso mostra que, com alguma criatividade e experimentação, modelos originários da Terra podem gerar cenários climáticos realistas para Marte.”
Gelo Fino como um Isolante Natural
As simulações produziram diferentes resultados dependendo das condições. Em alguns casos, os lagos congelaram completamente 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. Atuou como uma tampa isolante, limitando a evaporação e a perda de água, enquanto ainda permitia que a luz solar aquecesse o lago durante os períodos mais quentes do ano.
Devido a esse ciclo sazonal, alguns lagos modelados mostraram pouca mudança em profundidade ao longo de décadas. Isso sugere que poderiam permanecer estáveis por longos períodos, mesmo com temperaturas médias do ar abaixo de zero.
“Essa cobertura de gelo sazonal se comporta como um cobertor natural para o lago,” disse Kirsten Siebach, professora associada de ciências da Terra, ambientais e planetárias e coautora do estudo.
Ela explicou que isola a água no inverno, enquanto permite que ela derreta no verão. “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,” afirmou.
Repensando a Água em um Marte Frio
Os resultados sugerem que Marte primitivo pode ter sustentado lagos duradouros sem a necessidade de condições consistentemente quentes. Isso desafia suposições anteriores de que a água na superfície de Marte só seria possível durante períodos prolongados de calor.
Se os lagos eram protegidos por gelo sazonal em vez de enterrados sob gelo permanente espesso, muitas características intrigantes em Marte se tornam mais fáceis de explicar. Linhas costeiras preservadas, sedimentos em camadas e depósitos minerais podem refletir lagos estáveis que perduraram, apesar de um clima frio.
O Que Isso Significa para Pesquisas Futuras em Marte
Os pesquisadores planejam aplicar o modelo LakeM2ARS a outras bacias marcianas para ver se lagos semelhantes poderiam ter existido em outras partes do planeta. Eles também querem explorar como mudanças na composição atmosférica ou no fluxo de águas subterrâneas podem ter influenciado a estabilidade dos lagos ao longo do tempo.
“Se padrões semelhantes emergirem em todo o planeta, os resultados apoiariam a ideia de que até mesmo um Marte primitivo bastante frio poderia sustentar água líquida durante o ano todo, um ingrediente-chave para que ambientes sejam adequados à vida,” disse Moreland.
Os coautores adicionais deste estudo incluem a estudante de graduação da Rice, Nyla Hartigan, Michael Mischna do Jet Propulsion Laboratory do California Institute of Technology, James Russell da Brown University e Grace Bischof e John Moores da York University. A Rice Faculty Initiative Fund e a Agência Espacial do Canadá apoiaram esta pesquisa.