O enigma da água em Marte pode ter uma resposta gelada simples.

Pesquisadores da Universidade Rice utilizaram um modelo climático modificado para Marte para explorar se lagos poderiam ter sobrevivido em locais como a Cratera Gale, perto do equador do planeta. Seus resultados mostram que os lagos poderiam permanecer líquidos sob uma fina camada de gelo sazonal por décadas e possivelmente por mais tempo, desde que as condições climáticas gerais permanecessem estáveis. Essa descoberta ajuda a responder uma questão há muito tempo debatida na pesquisa sobre Marte. Existem características geológicas moldadas por água em movimento ou estagnada por todo o planeta, no entanto, muitos modelos climáticos indicam que Marte primitivo deveria ter sido frio demais para suportar água líquida.

O estudo, publicado na AGU Advances, oferece uma nova explicação sobre como os lagos poderiam ter existido sem um clima quente e porque leitos de lagos antigos em Marte parecem tão bem preservados hoje.

“Ver bacias lacustres antigas em Marte sem evidências claras de gelo espesso e duradouro me fez questionar se aqueles lagos poderiam ter mantido água por mais de uma única estação em um clima frio”, disse Eleanor Moreland, estudante de graduação da Rice e autora principal do estudo. “Quando nosso novo modelo começou a mostrar lagos que poderiam durar décadas com apenas uma fina camada de gelo sazonal que desaparecia, foi empolgante descobrir que poderíamos finalmente ter um mecanismo físico que se adequasse ao que vemos em Marte hoje.”

Transformando Ferramentas Climáticas da Terra para Marte

Para investigar o problema, a equipe adaptou uma estrutura de modelagem climática conhecida como Modelagem do Sistema Proxy. A abordagem foi originalmente desenvolvida pela pesquisadora climática da Terra, Sylvia Dee, para reconstruir climas antigos usando indicadores indiretos, como anéis de árvores ou núcleos de gelo.

Como Marte não possui árvores e outros marcadores climáticos familiares, os pesquisadores confiaram nos dados coletados pelos rovers de Marte. Formaçõe rochosas e depósitos minerais serviram como substitutos para um registro climático, permitindo que a equipe inferisse condições passadas.

Ao longo de vários anos, os pesquisadores modificaram o modelo de lago para refletir Marte como era há cerca de 3,6 bilhões de anos. Eles considerar am fatores como a luz solar mais fraca, uma atmosfera rica em dióxido de carbono e diferenças sazonais únicas do planeta.

Usando o novo modelo de Modelagem de Lagos em Marte com Reconstruções Atmosféricas e Simulações (LakeM2ARS), a equipe realizou 64 cenários de teste com base em medições do rover Curiosity da NASA na Cratera Gale e nas simulações climáticas existentes de Marte.

Cada cenário simulava um lago hipotético dentro da cratera por 30 anos marcianos, ou cerca de 56 anos terrestres. Isso permitiu que os pesquisadores testassem se os lagos poderiam realisticamente permanecer líquidos sob diferentes condições.

“Foi divertido passar pelo experimento mental de como um modelo de lago projetado para a Terra poderia ser adaptado para outro planeta, embora esse processo tenha trazido uma quantidade considerável de depuração quando tivemos que alterar, por exemplo, a gravidade”, disse Dee, professora associada de ciências da Terra, ambientais e planetárias e co-autora do estudo.

“Ficamos surpresos e encorajados com a sensibilidade como o modelo respondeu a parâmetros como pressão atmosférica e sazonalidade da temperatura. Isso mostra que, com um pouco de criatividade e experimentação, modelos originados na Terra podem produzir cenários climáticos realistas para Marte.”

Gelo Fino como Isolante Natural

As simulações produziram diferentes resultados dependendo das condições. Em alguns casos, os lagos congelaram completamente durante as estações mais frias. Em outros, a água permaneceu líquida sob uma fina camada de gelo em vez de congelar completamente.

Esse gelo fino desempenhou um papel crucial. Ele atuou como uma tampa isolante, limitando a evaporação e a perda de água, enquanto ainda permitia que a luz solar aquecesse o lago durante os períodos mais quentes do ano.

Devido a esse ciclo sazonal, alguns lagos modelados mostraram pouca mudança em profundidade ao longo de décadas. Isso sugere que poderiam permanecer estáveis por longos períodos mesmo quando as temperaturas médias do ar permaneceram abaixo de zero.

“Essa camada de gelo sazonal se comporta como uma coberta natural para o lago”, disse Kirsten Siebach, professora associada de ciências da Terra, ambientais e planetárias e co-autora do estudo.

Ela explicou que ela isola a água no inverno, permitindo que ela derreta no verão. “Como o gelo é fino e temporário, deixaria pouca evidência para trás, o que poderia explicar porque os rovers não encontraram sinais claros de gelo perene ou glaciais em Marte”, disse.

Repensando a Água em um Marte Frio

Os resultados sugerem que Marte primitivo poderia ter sustentado lagos duradouros sem exigir condições consistentemente quentes. Isso desafia suposições anteriores de que a água em superfície em Marte só seria possível durante períodos quentes prolongados.

Se os lagos eram protegidos por gelo sazonal em vez de enterrados sob um gelo permanente espesso, muitas características intrigantes em Marte tornam-se mais fáceis de explicar. Costas preservadas, sedimentos em camadas e depósitos minerais podem refletir lagos estáveis que perduraram apesar de um clima frio.

O que Isso Significa para Futuras Pesquisas em Marte

Os pesquisadores planejam aplicar o modelo LakeM2ARS a outras bacias marcianas para ver se lagos semelhantes poderiam ter existido em outras partes do planeta. Eles também desejam explorar como mudanças na composição atmosférica ou no fluxo de água subterrânea podem ter influenciado a estabilidade dos lagos ao longo do tempo.

“Se padrões semelhantes emergirem por todo o planeta, os resultados apoiariam a ideia de que até mesmo um Marte primitivo bastante frio poderia sustentar água líquida ao longo do ano, um ingrediente chave para que os ambientes sejam adequados à vida”, disse Moreland.

Os co-autores adicionais deste estudo incluem a estudante de graduação da Rice Nyla Hartigan, Michael Mischna do Laboratório de Propulsão a Jato do Instituto de Tecnologia da Califórnia, James Russell da Universidade Brown e Grace Bischof e John Moores da Universidade de York. O Fundo de Iniciativa da Faculdade Rice e a Agência Espacial Canadense apoiaram esta pesquisa.