Marte perdeu a maior parte de sua água antes abundante, com pequenas quantidades remanescentes na atmosfera do planeta. Mars Express da ESA agora revela mais sobre para onde esta água foi, mostrando que sua fuga para o espaço é acelerada por tempestades de poeira e a proximidade do planeta com o Sol, e sugerindo que alguma água pode ter recuado para o subsolo.

Embora árido hoje, Marte provavelmente já foi um mundo coberto de água como o nosso. A evidência disso é vista em imagens de vastas, canais de saída formados por inundação, vales de rios e deltas esculpidos na superfície do planeta, bem como em observações de radar de reservatórios de água líquida presos sob o gelo e a poeira do pólo sul de Marte.

A água agora só pode existir em Marte na forma de gelo ou gás devido à baixa pressão atmosférica no planeta, que é menos de 1% da Terra. Marte perdeu grande parte de sua água anterior para o espaço nos últimos bilhões de anos, e ainda está vazando água de sua atmosfera hoje.

Dois novos estudos, liderado por Anna Fedorova do Instituto de Pesquisa Espacial da Academia Russa de Ciências e Jean-Yves Chaufray do Laboratoire Atmospheres Observations Spatiales, França, agora esclareça como a água se move e deixa a atmosfera de Marte. Eles revelam que este processo é afetado pela distância do planeta ao Sol e mudanças em seu clima e tempo, incluindo as enormes tempestades de poeira globais frequentemente vistas no planeta.

Ambos os estudos usaram extensos, conjuntos de dados plurianuais obtidos pelo instrumento SPICAM do orbitador (espectroscopia para a investigação das características da atmosfera de Marte).

“A atmosfera é o elo entre a superfície e o espaço, e tem muito a nos dizer sobre como Marte perdeu sua água, "diz Anna." Estudamos o vapor de água na atmosfera desde o solo até 100 km de altitude, uma região que ainda não havia sido explorada, mais de oito anos marcianos. "

Anna e seus colegas descobriram que o vapor d'água permaneceu confinado a menos de 60 km quando Marte estava longe do Sol, mas se estendeu até 90 km de altitude quando Marte estava mais próximo do Sol. Em uma órbita completa, a distância entre o Sol e o Planeta Vermelho varia de 207 milhões a 249 milhões de km.

Perto do Sol, as temperaturas mais altas e a circulação mais intensa na atmosfera impediram que a água congelasse a uma determinada altitude. "Então, a alta atmosfera fica umedecida e saturada de água, explicando por que as taxas de escape de água aumentam durante esta temporada - a água é transportada mais alto, ajudando sua fuga para o espaço, "acrescenta Anna.

Nos anos em que Marte experimentou uma tempestade de poeira global, a atmosfera superior tornou-se ainda mais úmida, acumulando água em excesso em altitudes superiores a 80 km.

"Isso confirma que as tempestades de poeira, que são conhecidos por aquecer e perturbar a atmosfera de Marte, também fornecem água a grandes altitudes, "diz Anna." Graças ao monitoramento contínuo da Mars Express, fomos capazes de analisar as duas últimas tempestades de poeira globais, em 2007 e 2018, e comparar o que descobrimos com anos sem tempestades para identificar como as tempestades afetaram o escape de água de Marte. "

Esta descoberta é apoiada por pesquisa liderada por Jean-Yves, que modelou a densidade dos átomos de hidrogênio na atmosfera superior de Marte ao longo de dois anos e explorou como isso se relaciona com o escape de água.

"Comparamos nossos resultados com os dados do SPICAM e encontramos uma boa concordância - exceto durante a estação empoeirada, quando nosso modelo subestimou a quantidade de hidrogênio presente, "diz Jean-Yves." Muito mais água escapa pela atmosfera durante condições perturbadas do que o modelo previu. "

Ao longo de dois anos marcianos, um dos quais passou por uma tempestade de areia, Jean-Yves e colegas estimaram que a taxa de perda de água variou por um fator de cerca de 100, destacando o efeito significativo que as tempestades de poeira podem ter nas taxas de perda de água de Marte.

As descobertas mostram que Marte perde o equivalente a uma camada de água global de dois metros de profundidade a cada bilhão de anos. Contudo, até mesmo acumulado ao longo da história de quatro bilhões de anos de Marte, esta quantidade é insuficiente para explicar para onde foi toda a água de Marte.

"Uma quantidade significativa deve ter existido no planeta para explicar as características criadas pela água que vemos, "diz Jean-Yves." Como nem tudo foi perdido no espaço, nossos resultados sugerem que esta água mudou para o subsolo, ou que as taxas de escape de água eram muito mais altas no passado. "

Os resultados de Anna, Jean-Yves e colegas complementam as recentes descobertas da ESA-Roscosmos ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO), que, desde 2018 e ao lado da Mars Express, monitorou a distribuição de água por altitude na atmosfera de Marte. Essas descobertas sugerem que a taxa de perda de água de Marte pode estar ligada a mudanças sazonais.

O trabalho da Mars Express para determinar a perda de água de Marte também é apoiado pela missão MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) da NASA, que mede sistematicamente a composição química da atmosfera marciana (especificamente, os níveis de hidrogênio atômico e deutério, um isótopo pesado de hidrogênio). Esses dados de multi-missão ajudarão a restringir não apenas como a água está se comportando atualmente, mas também a perda cumulativa de água ao longo da história marciana - vital para descobrir se a água de Marte foi para o subsolo ou para o espaço.

"Dois temas principais em nossa exploração contínua de Marte são a evolução do planeta e a perda de água, e o papel das tempestades de poeira na formação do clima e da atmosfera marciana, "diz Dmitrij Titov, Cientista do projeto Mars Express da ESA.

"Essas descobertas nos ajudam a entender os processos de longo prazo por trás da perda de água de Marte e traçar um quadro não apenas de sua climatologia atual, mas como seu clima mudou ao longo da história. Para tais estudos, precisamos do tipo de conjuntos de dados de alta qualidade fornecidos pelo SPICAM e também os instrumentos a bordo do TGO do ExoMars. Juntos, essas e outras missões avançadas continuarão a desvendar os mistérios de Marte. "

Mars Express lançado em 2 de junho de 2003, e passou mais de 17 anos em órbita de Marte monitorando cuidadosamente as propriedades da atmosfera do planeta.