Marte nos assombra como uma visão de um planeta que deu errado. Era uma vez quente e úmido, com rios fluindo pela superfície e (potencialmente) vida simples residindo em seus corpos d’água. Agora está seco e congelando.
A Terra poderia sofrer esse destino? Existem inúmeros outros mundos em todo o universo que eram habitáveis por um período de tempo antes de se tornarem inabitáveis?
Para responder a essas perguntas, temos que responder a uma das grandes perguntas na ciência do espaço: o que levou as mudanças em Marte? Novas pesquisas mostram que o hidrogênio desempenhou um papel crítico em manter o antigo Marte aquecido por períodos de tempo, pois a temperatura do planeta oscilava entre quente e frio.
A pesquisa é “Climas quentes episódicos no início de Marte, preparados pela hidratação da crustal.”É publicado na Nature Geoscience, e a principal autora é Danica Adams, bolsista de pós -doutorado do Departamento de Ciências da Terra e Planetário da Universidade de Harvard.
“O início de Marte é um mundo perdido, mas pode ser reconstruído em grandes detalhes se fizermos as perguntas certas.”
Robin Wordsworth, Universidade de Harvard.
Há ampla evidência de águas superficiais que fluem em Marte antigo. A perseverança da NASA está explorando a cratera de Jezero, um antigo paleolake com depósitos profundos de sedimentos transportados para lá por água fluida. As vistas de satélite mostram vários canais antigos do rio. Há também evidências claras de lagos antigos.
Por um longo tempo, o pensamento científico dominante era que Marte já estava quente e depois ficou frio. Nos últimos anos, evidências mais completas sugerem que Marte oscilou entre ser um planeta quente e frio.
Se isso é verdade, o que levou essas oscilações?
A primeira dificuldade em explicar os primeiros períodos quentes em Marte é o Paradoxo do Sun Young Young. Os astrofísicos calculam que o jovem sol emitiu apenas 70% da energia que faz agora. Como Marte poderia ter águas superficiais líquidas com tão pouca produção solar?
“Tem sido um quebra -cabeça que havia água líquida em Marte, porque Marte está mais longe do sol e também o sol estava mais fraco”, disse a principal autora Danica Adams em um Comunicado de imprensa.
As evidências sugerem que Marte já teve água suficiente para um oceano global equivalente de 100 a 1.500 m de profundidade durante o planeta tardio Período Noachiano. Os cientistas encontraram centenas de leitos do Noachian, alguns tão grandes quanto o mar Cáspio. No entanto, suspeita-se que o planeta esteja muito frio para hospedar tanta água líquida sem uma atmosfera de captura de calor mais eficiente. Somente o CO2 não poderia fazer isso, mas os pesquisadores pensam que uma atmosfera mais rica em hidrogênio poderia.
O problema é que o hidrogênio não tende a persistir em atmosferas.
“Gases de efeito estufa como H2 em uma atmosfera rica em CO2 poderiam ter contribuído para o aquecimento Absorção induzida por colisãomas se o H2 suficiente estava disponível para sustentar o aquecimento ainda não está claro ”, escrevem os autores em seu artigo. A absorção induzida por colisão (CIA) é quando as moléculas em um gás colidem, e as interações da colisão permitem que as moléculas absorvam a luz. A CIA poderia amplificar o efeito de aquecimento do CO2 atmosférico.
Se houvesse uma fonte de hidrogênio que permitisse que a atmosfera se reabasteça, isso poderia explicar como Marte oscilou entre frio e seco e quente e úmido. Os pesquisadores usaram um modelo fotoquímico e climático combinado para entender como a atmosfera respondeu às variações e reações climáticas entre H2O e rocha.
“O início de Marte é um mundo perdido, mas pode ser reconstruído em grandes detalhes se fizermos as perguntas certas”, disse o co-autor do estudo, Robin Wordsworth, de Harvard. “Este estudo sintetiza a química atmosférica e o clima pela primeira vez para fazer algumas novas previsões – que são testáveis quando trazemos Mars Rocks de volta à Terra”.
A pesquisa da equipe mostrou que o início de Marte tinha dois estados climáticos distintos que persistiram por longas escalas de tempo. O clima quente sustentou a água líquida superficial e durou entre 100.000 e 10 milhões de anos. Esses períodos foram criados e sustentados por H2 a partir da hidratação da crustal, com alguma ajuda da atividade vulcânica. Durante a hidratação da crustal, a água é perdida no chão e o H2 é liberado na atmosfera. O clima legal durou cerca de 10 milhões de anos e apresentava uma atmosfera co-dominada causada por afundos oxidantes na superfície do planeta.
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Os modelos da equipe mostraram que o clima de Marte oscilou assim por cerca de 40 milhões de anos durante o Noachian e Hesperiano períodos. Cada período quente durou pelo menos 100.000 anos. Segundo os pesquisadores, esses escalas de tempo estão de acordo com o tempo necessário para esculpir os vales do rio de Marte.
A química atmosférica do planeta flutuou durante esses períodos. Quando a luz solar atingiu o CO2, foi convertido em CO. Durante os períodos quentes, o CO voltou para o CO2 e o CO2 e o H2 eram dominantes.
Durante os períodos frios, a reciclagem de CO diminuiu, a CO se acumulou na atmosfera e desencadeou um estado mais reduzido por oxigênio. Dessa maneira, o estado redox da atmosfera oscilou dramaticamente ao longo do tempo.
“Identificamos escalas de tempo para todas essas alternâncias”, disse Adams. “E descrevemos todas as peças no mesmo modelo fotoquímico.”
A superfície moderna de Marte apoia a hipótese redox atmosférica alternada dos pesquisadores. A superfície mostra uma “escassez de carbonatos”, os pesquisadores explicam em seu artigo. Estes devem se formar em uma atmosfera dominada por CO2, onde a água de pH neutra está presente, desde que haja abundante alteração da crustal do sistema aberto na superfície do planeta. Adams e seus co-pesquisadores dizem que sua hipótese pode explicar a falta de carbonatos.
Os carbonatos foram detectados pela primeira vez em Marte em 2008, e os cientistas esperavam encontrar grandes depósitos deles. No entanto, esses grandes depósitos nunca foram encontrados. Se o início de Marte tivesse água abundante por um longo tempo, haveria carbonatos abundantes.
As rochas de superfície de Marte também contêm espécies oxidadas e reduzidas de minerais. Os autores dizem que isso é evidência de que a superfície está longe do equilíbrio, que sua hipótese apóia. “Embora as espécies oxidadas e reduzidas possam se formar sob um clima, a taxa de deposição de diferentes espécies é sensível ao clima. Por exemplo, climas quentes depositam preferencialmente o nitrato enquanto o climas frios depositam preferencialmente o nitrito ”, escreve os autores.
De qualquer forma, Mars é um quebra -cabeça extremamente interessante. Sem tectônica de placas, sua superfície permanece praticamente inalterada desde os tempos antigos. Ao contrário da Terra, que recicla sua superfície e apaga evidências, é fácil ver evidências dos períodos quentes e úmidos de Marte. “É realmente um ótimo estudo de caso de como os planetas podem evoluir com o tempo”, disse o principal autor Adams.
Muito do que os cientistas levantam a hipótese de Marte só podem ser confirmados por medições in situ. O NASA Rovers MSL Curiosity e Perseverança têm laboratórios a bordo para estudar rochas. A perseverança, no entanto, também está em cache de amostras de rocha para eventual retorno à Terra. Essas amostras, se chegarem aos laboratórios da Terra, serão críticas para responder às nossas perguntas sobre Marte.
“Portanto, a interpretação completa do paradoxo redox exigirá uma comparação cuidadosa de nossa hipótese redox atmosférica alternada com conjuntos de dados químicos e isotópicos coletados in situ e com rochas ígneas e alteradas por água dos primeiros 1-2 bilhões de anos da história de Marte que compreendem as amostras Atualmente sendo coletado pelo rover perseverante ”, conclui os autores.
Essa hipótese levanta questões sobre a habitabilidade de Marte no passado. De acordo com a nossa compreensão, os oscilações entre quente e úmido e frio e seco representam uma barreira significativa para a vida inicial e evoluindo. Mas isso está além do escopo deste artigo.
