Um estudo recente da Mars Express da ESA e da Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) da NASA fornece novas evidências de um jovem Marte quente que hospedou água em uma escala de tempo geologicamente longa, ao invés de curtas explosões episódicas - algo que tem consequências importantes para a habitabilidade e a possibilidade de vida passada no planeta.

Embora se saiba que a água já fluiu em Marte, a natureza e a linha do tempo de como e quando isso aconteceu é uma grande questão em aberto dentro da ciência planetária.

Os resultados seguem uma análise de uma região de terreno relativamente plano, chamadas planícies inter-crateras, logo ao norte da Bacia de Hellas. Com um diâmetro de 2300 km, a Bacia de Hellas é uma das maiores crateras de impacto identificadas em Marte e no Sistema Solar, e acredita-se que tenha se formado há cerca de 4 bilhões de anos.

"Essas planícies na borda norte da Hélade são geralmente interpretadas como vulcânicas, como vemos com superfícies semelhantes na Lua, "disse Francesco Salese da IRSPS, Università "Gabriele D'Annunzio", Itália, e autor principal do novo artigo. "Contudo, nosso trabalho indica o contrário. Em vez de, encontramos grosso, extensas faixas de rocha sedimentar. "

Rochas sedimentares e vulcânicas (ígneas) se formam de maneiras diferentes - vulcânicas, como o nome sugere, precisa de vulcanismo ativo impulsionado pela atividade interna de um planeta, enquanto a rocha sedimentar geralmente requer água. A rocha ígnea é criada à medida que depósitos vulcânicos de rocha derretida resfriam e solidificam, enquanto os sedimentos se acumulam à medida que novos depósitos de sedimentos formam camadas que se compactam e endurecem em escalas de tempo geologicamente longas.

"Para criar o tipo de planície sedimentar que encontramos em Hellas, acreditamos que um ambiente geralmente aquoso estava presente na região cerca de 3,8 bilhões de anos atrás, "disse Salese." Mais importante, deve ter durado por um longo período de tempo - da ordem de centenas de milhões de anos. "

Uma adolescência volátil?

Existem alguns modelos-chave para o início de Marte - ambos envolvem a presença de água líquida, mas de maneiras muito diferentes.

Alguns estudos sugerem que os primeiros dias de Marte (o período de Noé, mais de 3,7 bilhões de anos atrás) tinha um clima constantemente quente, que permitiu a existência de vastas poças e riachos de água em toda a superfície do planeta. Este mundo aquoso então perdeu seu campo magnético e atmosfera e esfriou, transformando-se em seco, mundo árido que vemos hoje.

Alternativamente, em vez de hospedar um clima quente e uma superfície carregada de água por eras, Em vez disso, Marte pode ter experimentado apenas um curto rajadas periódicas de calor e umidade que duraram menos de 10.000 anos cada, facilitado por um ciclo intermitente de vulcanismo que aumentava e diminuía intermitentemente ao longo dos anos.

Ambos os cenários podem formar algumas das químicas dependentes de água e morfologias de rochas que vemos na superfície de Marte, e têm consequências significativas para Marte no sentido geológico - como o planeta se formou e evoluiu, se o seu passado tem algo em comum com o da Terra, e a composição e estrutura da sua superfície - e em termos de habitabilidade potencial.

"Entender se Marte teve um clima mais quente e úmido por um longo período de tempo é uma questão-chave em nossa busca por vidas passadas no Planeta Vermelho, "disse o co-autor Nicolas Mangold do CNRS-INSU, Nantes University, França.

"Se pudermos entender como o clima marciano evoluiu, teremos uma melhor compreensão de se a vida poderia ter florescido, e onde procurar, se isso acontecer. Também podemos aprender muito sobre planetas rochosos em geral, o que é especialmente emocionante nesta era da ciência dos exoplanetas, e sobre nosso próprio planeta - os mesmos processos que pensamos ter sido importantes em um jovem Marte, como processos sedimentares, vulcanismo, e impactos, também foram cruciais na Terra. "

Da formação à erosão

Salese e colegas usaram dados de imagem e espectrofotografia da Mars Express e MRO para criar um mapa geológico detalhado da área ao redor do norte da Hélade, aproveitando as chamadas "janelas de erosão" - formações geológicas que atuam como "furos" naturais nas planícies, revelando material mais profundo (exemplos incluem crateras de impacto, grabens, e afloramentos).

Esses dados mostraram que as planícies são compostas por uma faixa plana de mais de 500 metros de espessura, em camadas, rocha de cor clara. A rocha apresentava várias características típicas de deposição sedimentar:caixilharia, que é um tipo de estrutura mineral em forma de caixa formada por erosão; estratificação cruzada, identificados como camadas de rocha que se cruzam em diferentes inclinações e inclinações; e estratificação plana, que se manifesta como distinto, camadas quase horizontais de rocha que se alinham umas sobre as outras. Além de grandes quantidades de argilas conhecidas como esmectitas.

As argilas são produtos químicos excitantes, pois indicam que um ambiente úmido e, portanto, potencialmente habitável já existia naquele local. As argilas também podem reter material orgânico e potencialmente preservar sinais de vida.

"Essas características sugerem que a rocha não se formou a partir de depósitos de fluxo de lava, mas sim de processos sedimentares, o que implica que a região já experimentou condições quentes e úmidas por um tempo relativamente longo, "disse Salese." Quando a rocha em camadas foi depositada - durante o período de Noé, cerca de 3,8 bilhões de anos atrás - seus arredores devem ter sido encharcados de água, com intensa circulação de líquidos. Achamos que provavelmente se formou em um ambiente de lago (lacustre) ou riacho (aluvial), ou uma combinação de ambos."

A rocha então passou por um intenso período de erosão vulcânica durante o período Hesperiano (3,7 a 3,3 bilhões de anos atrás) e foi coberta por fluxos vulcânicos, criando a morfologia que vemos hoje. Os cientistas estimam uma taxa de erosão mínima para este período de tempo de um metro por milhão de anos - cem vezes maior do que as taxas de erosão estimadas em Marte nos últimos 3 bilhões de anos.

"Esta é mais uma evidência de um período prolongado de processos geológicos ativos na superfície do início de Marte, "acrescentou Mangold." Também podemos extrapolar nossa descoberta para o resto de Marte e estar confiantes de que entendemos a evolução do planeta como um todo - acreditamos que as condições climáticas globais de Marte de Noé foram suficientes para suportar água líquida significativa. "

Colaboração cósmica

Este estudo usou dados da Mars Express e MRO, que permitiu aos cientistas explorar a aparência da região, topografia, morfologia, mineralogia, e idade. Mais especificamente, Os dados de imagem da Mars Express permitiram que Salese e colegas estudassem a geologia das planícies em escala regional, fornecendo contexto para as observações em escala local do MRO.

A presença de morfologias rochosas ou minerais que implicam um ponto histórico úmido para possível habitabilidade naquele local no passado - algo que é importante na seleção de locais de pouso e áreas de interesse para futuras missões robóticas e potenciais humanos a Marte.

"Este trabalho demonstra mais uma vez a importância de uma cooperação bem-sucedida entre diferentes missões, e colaboração entre ESA e NASA, "disse Dmitri Titov, Cientista do Projeto ESA para a Mars Express. "Nenhuma missão seria capaz de desvendar a história de Marte sozinha. Usando várias espaçonaves e diferentes técnicas de observação, é possível caracterizar todos os tipos de diferentes processos geológicos em Marte em toda a sua complexidade, e obter uma visão mais completa dos primeiros dias de Marte. "

Esta descoberta faz parte de uma série de esforços para compreender a história de Marte e do planeta como um todo, realizado usando o Mars Express e outras espaçonaves - a partir do estudo do clima inicial de Marte por meio da sondagem da evolução de grandes lagos que já existiram na superfície do planeta, a observar o clima atual de Marte (incluindo nuvens misteriosas e auroras), e caracterizando os bolsões de magnetismo encerrados em sua crosta.