Embora se suspeitasse que a maior parte da água de Marte foi perdida para o espaço, uma porção significativa - entre 30 e 90 por cento - foi perdida devido à hidratação da crosta, de acordo com um novo estudo. Parte da água foi liberada do interior via vulcanismo, mas não o suficiente para reabastecer o suprimento antes significativo do planeta. A evidência do destino da água foi encontrada na proporção de deutério para hidrogênio na atmosfera e nas rochas do planeta. Crédito: Instituto de Tecnologia da Califórnia

Bilhões de anos atrás, o Planeta Vermelho era muito mais azul; de acordo com evidências ainda encontradas na superfície, água abundante fluiu por Marte e formando piscinas, lagos e oceanos profundos. A questão, então, é para onde foi toda essa água?

A resposta: lugar nenhum. De acordo com uma nova pesquisa do Caltech e JPL, uma porção significativa da água de Marte, entre 30 e 99 por cento, está presa dentro de minerais na crosta do planeta. A pesquisa desafia a teoria atual de que a água do Planeta Vermelho escapou para o espaço.

A equipe Caltech/JPL descobriu que cerca de quatro bilhões de anos atrás, Marte era o lar de água suficiente para cobrir todo o planeta em um oceano de cerca de 100 a 1.500 metros de profundidade; um volume aproximadamente equivalente à metade do Oceano Atlântico da Terra. Mas, um bilhão de anos depois, o planeta estava tão seco quanto hoje. Anteriormente, os cientistas que procuravam explicar o que aconteceu com a água que flui em Marte sugeriram que ela escapou para o espaço, vítima da baixa gravidade de Marte. Embora parte da água realmente tenha deixado Marte dessa forma, agora parece que tal fuga não pode ser responsável pela maior parte da perda de água.

"O escape atmosférico não explica totalmente os dados que temos sobre a quantidade de água que realmente existiu em Marte", diz Caltech Ph.D. candidata Eva Scheller (MS '20), autora principal de um artigo sobre a pesquisa que foi publicado pela revista Science em 16 de março e apresentado no mesmo dia na Lunar and Planetary Science Conference (LPSC). Os co-autores de Scheller são Bethany Ehlmann, professora de ciência planetária e diretora associada do Instituto Keck de Estudos Espaciais; Yuk Yung, professor de ciência planetária e cientista pesquisador sênior do JPL; Danica Adams, estudante de graduação da Caltech; e Renyu Hu, cientista pesquisador do JPL. O Caltech gerencia o JPL para a NASA.

A equipe estudou a quantidade de água em Marte ao longo do tempo em todas as suas formas (vapor, líquido e gelo) e a composição química da atual atmosfera e crosta do planeta por meio da análise de meteoritos, bem como usando dados fornecidos por rovers e orbitadores de Marte, olhando em particular para a proporção de deutério para hidrogênio (D/H).

A água é composta de hidrogênio e oxigênio: H₂O. No entanto, nem todos os átomos de hidrogênio são criados iguais. Existem dois isótopos estáveis ??de hidrogênio. A grande maioria dos átomos de hidrogênio tem apenas um próton dentro do núcleo atômico, enquanto uma pequena fração (cerca de 0,02%) existe como deutério, ou o chamado hidrogênio "pesado", que tem um próton e um nêutron no núcleo.

O hidrogênio mais leve (também conhecido como protium) tem mais facilidade para escapar da gravidade do planeta para o espaço do que sua contraparte mais pesada. Por causa disso, o escape da água de um planeta pela atmosfera superior deixaria uma assinatura reveladora na proporção de deutério para hidrogênio na atmosfera do planeta: haveria uma porção descomunal de deutério deixada para trás.

No entanto, a perda de água apenas através da atmosfera não pode explicar o sinal de deutério para hidrogênio observado na atmosfera marciana de grandes quantidades de água no passado. Em vez disso, o estudo propõe que uma combinação de dois mecanismos, o aprisionamento de água em minerais na crosta do planeta e a perda de água para a atmosfera, pode explicar o sinal de deutério para hidrogênio observado na atmosfera marciana.

Quando a água interage com a rocha, o intemperismo químico forma argilas e outros minerais hídricos que contêm água como parte de sua estrutura mineral. Este processo ocorre tanto na Terra quanto em Marte. Como a Terra é tectonicamente ativa, a crosta velha continuamente derrete no manto e forma uma nova crosta nos limites das placas, reciclando a água e outras moléculas de volta para a atmosfera através do vulcanismo. Marte, entretanto, é principalmente tectonicamente inativo e, portanto, a "secagem" da superfície, uma vez que ocorre, é permanente.

"O escape atmosférico claramente teve um papel na perda de água, mas as descobertas da última década de missões a Marte apontaram para o fato de que havia um enorme reservatório de antigos minerais hidratados cuja formação certamente diminuiu a disponibilidade de água ao longo do tempo", disse Ehlmann.

"Toda essa água foi sequestrada bem no início e nunca mais foi reciclada", diz Scheller. A pesquisa, que se baseou em dados de meteoritos, telescópios, observações de satélite e amostras analisadas por rovers em Marte, ilustra a importância de haver várias maneiras de sondar o Planeta Vermelho, diz ela.

Ehlmann, Hu e Yung colaboraram anteriormente em pesquisas que buscam entender a habitabilidade de Marte traçando a história do carbono, uma vez que o dióxido de carbono é o principal constituinte da atmosfera. Em seguida, a equipe planeja continuar a usar dados de composição mineral e isotópica para determinar o destino do nitrogênio e dos minerais contendo enxofre. Além disso, Scheller planeja continuar examinando os processos pelos quais a água da superfície de Marte foi perdida para a crosta usando experimentos de laboratório que simulam processos de intemperismo marcianos, bem como através de observações da crosta antiga pelo rover Perseverance. Scheller e Ehlmann também ajudarão nas operações de Marte 2020 para coletar amostras de rochas para retornar à Terra, o que permitirá aos pesquisadores e seus colegas testar essas hipóteses sobre as causas das mudanças climáticas em Marte.

O artigo, intitulado "Long-term Drying of Mars Caused by Sequestration of Ocean-scale Volumes of Water in the Crust", foi publicado na Science em 16 de março de 2021.

Mais informações: E. L. Scheller et al, Long-term drying of Mars by sequestration of ocean-scale volumes of water in the crust, Science (2021). DOI: 10.1126/science.abc7717

Fonte: phys.org