Uma equipe de pesquisadores planetários liderados pela Caltech determinou os mecanismos químicos pelos quais o antigo Marte foi capaz de sustentar o calor suficiente em seus primeiros dias para hospedar água e possivelmente a vida.
Adams et al. Estime que Marte experimentou períodos quentes episódicos de uma duração integrada de 40 milhões de anos, com cada evento durando aproximadamente 100.000 anos. Crédito da imagem: M. KornMesser / eso / N. Risinger, skysurvey.org.
“Foi um quebra -cabeça que havia água líquida em Marte, porque Marte está mais longe do sol e, também, o sol estava mais fraco no início”, disse Danica Adams, pesquisadora da Caltech e Harvard University.
“O hidrogênio foi anteriormente teorizado como o ingrediente mágico, misturado com dióxido de carbono na atmosfera marciana para desencadear episódios de aquecimento de estufa”.
“Mas a vida útil do hidrogênio atmosférico é curta, portanto, foi necessária uma análise mais detalhada.”
Na pesquisa, o Dr. Adams e os colegas usaram modelagem fotoquímica para preencher detalhes da relação da atmosfera marciana inicial com o hidrogênio e como esse relacionamento mudou com o tempo.
“O início de Marte é um mundo perdido, mas pode ser reconstruído em grandes detalhes se fizermos as perguntas certas”, disse o professor da Universidade de Harvard, Robin Wordsworth.
“Este estudo sintetiza a química atmosférica e o clima pela primeira vez, para fazer algumas novas previsões – que são testáveis quando trazemos Marte Rocks de volta à Terra”.
Os autores modificaram um modelo chamado cinética para simular como uma combinação de hidrogênio e outros gases que reagindo com o solo e o ar controlava o clima marciano inicial.
Eles descobriram que durante os períodos noachian e hesperiano de Marte, entre 4 e 3 bilhões de anos atrás, Marte experimentou feitiços calorosos episódicos ao longo de cerca de 40 milhões de anos, com cada evento durando 100.000 ou mais anos.
Essas estimativas são consistentes com os recursos geológicos em Marte hoje.
Os períodos quentes e úmidos foram conduzidos pela hidratação da crustal, ou água sendo perdida no chão, que forneceu hidrogênio suficiente para se acumular na atmosfera ao longo de milhões de anos.
Durante as flutuações entre climas quentes e frios, a química da atmosfera de Marte também estava flutuando. O dióxido de carbono é constantemente atingido pela luz solar e convertido em monóxido de carbono.
Em períodos quentes, o monóxido de carbono pode reciclar de volta ao dióxido de carbono, tornando o dióxido de carbono e o hidrogênio dominante.
Mas se estivesse frio por tempo suficiente, a reciclagem desaceleraria, construiria o monóxido de carbono e trouxeria um estado mais reduzido, também conhecido como oxigênio.
Os estados redox da atmosfera mudaram dramaticamente ao longo do tempo.
“Identificamos escalas de tempo para todas essas alternâncias”, disse o Dr. Adams.
“E descrevemos todas as peças no mesmo modelo fotoquímico.”
O trabalho de modelagem empresta novas informações sobre condições que apoiavam a química prebiótica – os fundamentos da vida mais tarde como a conhecemos – durante períodos quentes e desafios para a persistência dessa vida durante intervalos de frio e oxidação.
Os pesquisadores estão começando a trabalhar para encontrar evidências dessas alternativas usando a modelagem química de isótopos.
Eles planejam comparar esses resultados com as rochas da próxima missão de retorno de amostra de Marte.
Como Marte não possui tectônica de placas, ao contrário da Terra, a superfície vista hoje é semelhante à de muito tempo atrás, tornando sua história de lagos e rios muito mais intrigante.
“É realmente um ótimo estudo de caso de como os planetas podem evoluir com o tempo”, disse Adams.
O estudar foi publicado na revista Geociência da natureza.
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D. Adams et al. Climas quentes episódicos no início de Marte, preparados pela hidratação da crustal. Nat. GALIDADEpublicado on -line em 15 de janeiro de 2025; doi: 10.1038/s41561-024-01626-8