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

A resposta:lugar nenhum. De acordo com uma nova pesquisa da 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 para 1, 500 metros de profundidade; um volume aproximadamente equivalente a metade do Oceano Atlântico da Terra. Mas, por um bilhão de anos depois, o planeta estava tão seco quanto hoje. Anteriormente, cientistas que procuram explicar o que aconteceu com a água corrente em Marte sugeriram que ela escapou para o espaço, vítima da baixa gravidade de Marte. Embora um pouco de água realmente tenha deixado Marte desta 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 a candidata a Ph.D. da Caltech Eva Scheller (MS '20), autor principal de um artigo sobre a pesquisa publicado pela revista Ciência em 16 de março e apresentado no mesmo dia na Conferência de Ciências Lunar e Planetária (LPSC). Os co-autores de Scheller são Bethany Ehlmann, professor de ciências planetárias e diretor associado do Keck Institute for Space Studies; Yuk Yung, professor de ciências planetárias 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 através da análise de meteoritos, bem como usando dados fornecidos por rovers e orbitadores de Marte, olhando em particular para a razão de deutério para hidrogênio (D / H).

A água é composta de hidrogênio e oxigênio:H ₂ O. Nem todos os átomos de hidrogênio são criados iguais, Contudo. 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 por cento) existe como deutério, ou o chamado hidrogênio "pesado", que tem um próton e um nêutron no núcleo.

O hidrogênio mais leve (também conhecido como prótio) 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.

Contudo, a perda de água apenas através da atmosfera não pode explicar o sinal de deutério para hidrogênio observado na atmosfera marciana e grandes quantidades de água no passado. Em vez de, 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. Porque a Terra é tectonicamente ativa, a crosta velha continuamente derrete no manto e forma uma nova crosta nos limites das placas, reciclar água e outras moléculas de volta para a atmosfera por meio do vulcanismo. Marte, Contudo, é principalmente tectonicamente inativo, e assim 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 este enorme reservatório de antigos minerais hidratados, cuja formação certamente diminuiu a disponibilidade de água ao longo do tempo, "diz Ehlmann.

"Toda essa água foi sequestrada bem cedo, e nunca mais voltasse, "Scheller diz. A pesquisa, que dependia de dados de meteoritos, telescópios, observações de satélite, e amostras analisadas por rovers em Marte, ilustra a importância de ter várias maneiras de sondar o Planeta Vermelho, ela diz.

Ehlmann, Hu, e Yung já colaborou com pesquisas que buscam compreender a habitabilidade de Marte traçando a história do carbono, já que o dióxido de carbono é o principal constituinte da atmosfera. Próximo, a equipe planeja continuar a usar dados isotópicos e de composição mineral 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 papel, intitulado "Secagem de longo prazo de Marte causada pelo sequestro de volumes de água na escala do oceano na crosta, "publicado na Science em 16 de março de 2021.