A história da água de Marte é fundamental para entender a evolução de planetas semelhantes à Terra. A água escapa para o espaço como átomos, e átomos de hidrogênio (H) escapam mais rápido do que o deutério (D) — que é um átomo de hidrogênio com um nêutron em seu núcleo — dando um aumento na razão residual D/H. A razão atual reflete a água total que Marte perdeu.
Estas são imagens de Marte em ultravioleta distante do Hubble perto de seu ponto mais distante do Sol, chamado afélio, em 31 de dezembro de 2017 (acima), e perto de sua maior aproximação do Sol, chamado periélio, em 19 de dezembro de 2016 (abaixo). Crédito da imagem: NASA / ESA / STScI / John T. Clarke, Universidade de Boston.
Há evidências abundantes de que Marte passou por um período inicial úmido, com água líquida fluindo pela superfície, deixando para trás padrões claros de erosão e a presença de argila no solo da superfície.
Esse período climático úmido parece ter terminado há pouco mais de 3 bilhões de anos, e o destino dessa água tem despertado grande interesse.
Até certo ponto, a água permaneceu presa na crosta enquanto Marte esfriava e, até certo ponto, ela foi dissociada em átomos de hidrogênio e oxigênio, com muitos dos átomos escapando para o espaço a partir do topo da atmosfera.
“Há apenas dois lugares para onde a água pode ir. Ela pode congelar no solo, ou a molécula de água pode se quebrar em átomos, e os átomos podem escapar do topo da atmosfera para o espaço”, disse o Dr. John Clarke, pesquisador da Universidade de Boston.
“Para entender quanta água havia e o que aconteceu com ela, precisamos entender como os átomos escapam para o espaço.”
Em sua nova pesquisa, o Dr. Clarke e colegas combinaram dados da Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) da NASA e do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA para medir o número e a taxa de escape atual dos átomos de hidrogênio que escapam para o espaço.
Essas informações permitiram que eles extrapolassem a taxa de fuga para trás no tempo para entender o histórico da água de Marte.
Especificamente, os pesquisadores mediram o hidrogênio e seu isótopo mais pesado, o deutério.
Com o tempo, à medida que mais hidrogênio do que deutério foi perdido, a relação D/H aumentou na atmosfera.
Medir a proporção hoje dá aos cientistas uma pista de quanta água estava presente durante o período quente e úmido em Marte.
Ao estudar como esses átomos escapam atualmente, eles podem entender os processos que determinaram as taxas de escape nos últimos quatro bilhões de anos e, assim, extrapolar para trás no tempo.
Embora a maioria dos dados venha da MAVEN, esta espaçonave não é sensível o suficiente para ver a emissão de deutério em todos os momentos do ano marciano.
Ao contrário da Terra, Marte oscila para longe do Sol em sua órbita elíptica durante o longo inverno marciano, e as emissões de deutério tornam-se fracas.
Os autores precisavam dos dados do Hubble para “preencher as lacunas” e completar um ciclo anual de três anos marcianos (cada um dos quais tem 687 dias terrestres).
O Hubble também forneceu dados adicionais desde 1991 — antes da chegada da MAVEN a Marte em 2014.
A combinação de dados entre essas missões forneceu a primeira visão holística dos átomos de hidrogênio escapando de Marte para o espaço.
“Nos últimos anos, cientistas descobriram que Marte tem um ciclo anual muito mais dinâmico do que as pessoas esperavam há 10 ou 15 anos”, disse o Dr. Clarke.
“Toda a atmosfera é muito turbulenta, esquentando e esfriando em curtos períodos de tempo, até mesmo horas.”
“A atmosfera se expande e se contrai à medida que o brilho do Sol em Marte varia em 40% ao longo de um ano marciano.”
A equipe descobriu que as taxas de escape de hidrogênio e deutério mudam rapidamente quando Marte está próximo do Sol.
Na imagem clássica que os cientistas tinham anteriormente, acreditava-se que esses átomos se difundiam lentamente para cima através da atmosfera até uma altura de onde poderiam escapar.
Mas essa imagem não reflete mais com precisão toda a história, porque agora os cientistas sabem que as condições atmosféricas mudam muito rapidamente.
Quando Marte está próximo do Sol, as moléculas de água, que são a fonte do hidrogênio e do deutério, sobem pela atmosfera muito rapidamente, liberando átomos em grandes altitudes.
A segunda descoberta é que as mudanças no hidrogênio e no deutério são tão rápidas que o escape atômico precisa de energia adicional para explicá-las.
Na temperatura da atmosfera superior, apenas uma pequena fração dos átomos tem velocidade suficiente para escapar da gravidade de Marte.
Átomos mais rápidos (supertérmicos) são produzidos quando algo dá ao átomo um impulso de energia extra.
Esses eventos incluem colisões de prótons do vento solar que entram na atmosfera ou da luz solar que provoca reações químicas na alta atmosfera.
O descobertas foram publicados no periódico Avanços da Ciência.
_____
John T. Clarke e outros. 2024. Hidrogênio e deutério atmosféricos marcianos: mudanças sazonais e paradigma para fuga para o espaço. Avanços da Ciência 10 (30); dois: 10.1126/sciadv.adm7499
Este artigo é baseado em um comunicado de imprensa da NASA.
Fonte: InfoMoney
