24/03/2021 - 10:07
Embora seja árido hoje, Marte provavelmente já foi um mundo coberto de água como o nosso. Provas disso são vistas em imagens de vastos canais de escoamento formados por inundações, vales de rios e deltas escavados na superfície do planeta, bem como em observações de radar de reservatórios de água líquida presos sob o gelo e a poeira do polo sul de Marte.
A água agora só pode existir em Marte na forma de gelo ou gás devido à baixa pressão atmosférica no planeta, que é menos de 1% da Terra. Marte perdeu grande parte de sua água anterior para o espaço nos últimos bilhões de anos. Ainda hoje a água vaza de sua atmosfera.
Dois novos estudos, liderados por Anna Fedorova, do Instituto de Pesquisa Espacial da Academia Russa de Ciências, e Jean-Yves Chaufray, do Laboratoire Atmospheres, Observations Spatiales, da França, agora esclarecem como a água atravessa e deixa a atmosfera de Marte. O primeiro foi publicado na revista “Journal of Geophysical Research: Planets”; o segundo, na “Icarus”. Eles revelam que esse processo é afetado pela distância do planeta ao Sol e pelas mudanças em seu clima e tempo, incluindo as enormes tempestades de poeira globais frequentemente vistas no planeta.
Para onde foi a água de Marte?
Ambos os estudos usaram conjuntos de dados extensivos de vários anos obtidos pelo instrumento Spicam (sigla em inglês de Espectroscopia para a Investigação das Características da Atmosfera de Marte) da sonda Mars Express, da Agência Espacial Europeia (ESA).
“A atmosfera é o elo entre a superfície e o espaço, por isso tem muito a nos dizer sobre como Marte perdeu sua água”, diz Anna. “Estudamos o vapor d’água na atmosfera desde o solo até 100 km de altitude, região que ainda não havia sido explorada, ao longo de oito anos marcianos.”
Anna e seus colegas descobriram que o vapor d’água permaneceu confinado a menos de 60 quilômetros quando Marte estava longe do Sol, mas se estendeu até 90 km de altitude quando o planeta estava mais próximo do Sol. Em uma órbita completa, a distância entre o Sol e o Planeta Vermelho varia de 207 milhões a 249 milhões de quilômetros.
Perto do Sol, as temperaturas mais quentes e a circulação mais intensa na atmosfera impediam que a água congelasse a uma determinada altitude. “Então, a atmosfera superior fica umedecida e saturada de água, explicando por que as taxas de escape de água aumentam durante essa temporada – a água é transportada para mais alto, ajudando seu escape para o espaço”, acrescenta Anna.
Análise comparativa
Nos anos em que Marte experimentou uma tempestade de poeira global, a parte superior da atmosfera tornou-se ainda mais úmida, acumulando água em excesso em altitudes de mais de 80 km.
“Isso confirma que as tempestades de poeira, que são conhecidas por aquecer e perturbar a atmosfera de Marte, também levam água a grandes altitudes”, diz Anna. “Graças ao monitoramento contínuo da Mars Express, pudemos analisar as duas últimas tempestades de poeira globais, em 2007 e 2018, e comparar o que descobrimos em anos sem tempestades para identificar como as tempestades afetaram o escape de água de Marte.”
Essa descoberta é apoiada por pesquisas lideradas por Jean-Yves, que modelou a densidade dos átomos de hidrogênio na atmosfera superior de Marte ao longo de dois anos e explorou como isso está relacionado ao escape de água.
“Comparamos nossos resultados com os dados do Spicam e encontramos uma boa concordância – exceto durante a estação empoeirada, quando nosso modelo subestimou a quantidade de hidrogênio presente”, diz Jean-Yves. “Muito mais água escapa pela atmosfera durante condições perturbadas do que o modelo previu.”
Quantidade significativa
Ao longo de dois anos marcianos, um dos quais registrou uma tempestade de areia, Jean-Yves e colegas estimaram que a taxa de perda de água variou por um fator de cerca de 100, destacando o efeito significativo que as tempestades de poeira podem ter nas taxas de perda de água de Marte.
As descobertas mostram que Marte perde o equivalente a uma camada de água global de dois metros de profundidade a cada bilhão de anos. No entanto, mesmo acumulada ao longo da história de 4 bilhões de anos de Marte, essa quantidade é insuficiente para explicar para onde foi toda a água do planeta.
“Uma quantidade significativa deve ter existido no planeta para explicar as características criadas pela água que vemos”, diz Jean-Yves. “Como nem tudo foi perdido para o espaço, nossos resultados sugerem que ou essa água se moveu para o subsolo ou que as taxas de escape de água eram muito mais altas no passado.”
Os resultados de Anna, Jean-Yves e colegas complementam as recentes descobertas do ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO), da ESA-Roscosmos, que, desde 2018 e juntamente com a Mars Express, tem monitorado a distribuição de água por altitude na atmosfera de Marte. Essas descobertas sugerem que a taxa de perda de água de Marte pode estar ligada a mudanças sazonais.
História do clima
O trabalho da Mars Express para determinar a perda de água de Marte também é apoiado pela missão Maven (Mars Atmosphere and Volatile Evolution), da Nasa. Essa missão mede sistematicamente a composição química da atmosfera marciana (especificamente, os níveis de hidrogênio atômico e deutério, um isótopo pesado de hidrogênio). Esses dados de multimissão ajudarão a situar não apenas o comportamento da água, mas também a perda cumulativa de água ao longo da história marciana – informações vitais para descobrir se a água de Marte foi para o subsolo ou para o espaço.
“Dois temas-chave na nossa exploração contínua de Marte são a evolução do planeta e a perda de água, e o papel das tempestades de poeira na formação do clima e da atmosfera marciana”, afirma Dmitrij Titov, cientista do projeto Mars Express da ESA.
“Essas descobertas nos ajudam a entender os processos de longo prazo por trás da perda de água de Marte e traçar um quadro não apenas de sua climatologia atual, mas de como seu clima mudou ao longo da história. Para tais estudos, precisamos do tipo de conjuntos de dados de alta qualidade fornecidos pelo Spicam e também pelos instrumentos a bordo do TGO do ExoMars. Juntas, essas e outras missões avançadas continuarão a desvendar os mistérios de Marte.”
Lançada em 2 de junho de 2003, a Mars Express tem monitorado cuidadosamente as propriedades da atmosfera do planeta ao longo destes anos.
