Para os cientistas que tentam entender como poderia ter sido o antigo Marte, o planeta vermelho envia alguns sinais mistos. Vales esculpidos em água e leitos de lagos deixam poucas dúvidas de que a água já fluiu na superfície. Mas os modelos climáticos do início de Marte sugerem que as temperaturas médias ao redor do globo permaneceram bem abaixo de zero.

Um estudo recente liderado por geólogos da Brown University oferece uma ponte potencial entre a história "quente e úmida" contada pela geologia marciana e o passado "frio e gelado" sugerido por modelos atmosféricos. O estudo mostra que é plausível, mesmo se Marte estivesse geralmente congelado, que as temperaturas diárias máximas no verão podem ficar acima de zero apenas o suficiente para causar o derretimento nas bordas das geleiras. Essa água derretida, produzido em quantidades relativamente pequenas ano após ano, poderia ter sido o suficiente para esculpir as características observadas no planeta hoje, os pesquisadores concluem.

O estudo está publicado online na revista Icaro . Ashley Palumbo, um Ph.D. estudante na Brown, liderou o trabalho com Jim Head, um professor do Departamento de Terra de Brown, Ciência Ambiental e Planetária, e Robin Wordsworth, professor da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard.

Palumbo diz que a pesquisa foi inspirada na dinâmica do clima encontrada aqui na Terra.

"Vemos isso nos Vales Secos da Antártida, onde a variação sazonal de temperatura é suficiente para formar e sustentar lagos, embora a temperatura média anual esteja bem abaixo de zero, "Palumbo disse." Queríamos ver se algo semelhante poderia ser possível para o antigo Marte.

Os pesquisadores começaram com um modelo climático de última geração para Marte - um que assume uma atmosfera antiga composta em grande parte por dióxido de carbono (como é hoje). O modelo geralmente produz um início de Marte frio e gelado, em parte porque se acredita que a produção de energia do sol foi muito mais fraca no início da história do sistema solar. Os pesquisadores executaram o modelo para um amplo espaço de parâmetros para variáveis ​​que podem ter sido importantes por volta de 4 bilhões de anos atrás, quando as icônicas redes de vales nas terras altas do sul do planeta foram formadas.

Embora os cientistas geralmente concordem que a atmosfera marciana era mais densa no passado, não está claro o quão espesso ele realmente era. Da mesma forma, enquanto a maioria dos pesquisadores concorda que a atmosfera era principalmente dióxido de carbono, pode ter havido pequenas quantidades de outros gases de efeito estufa presentes. Então Palumbo e seus colegas executaram o modelo com várias espessuras atmosféricas plausíveis e quantidades extras de aquecimento do efeito estufa.

Também não se sabe exatamente quais poderiam ter sido as variações na órbita de Marte 4 bilhões de anos atrás, então os pesquisadores testaram uma série de cenários orbitais plausíveis. Eles testaram diferentes graus de inclinação do eixo, que influencia a quantidade de luz solar que as latitudes superiores e inferiores do planeta recebem, bem como diferentes graus de excentricidade - a extensão em que a órbita do planeta em torno do sol se desvia de um círculo, que pode amplificar as mudanças sazonais de temperatura.

O modelo produziu cenários nos quais o gelo cobriu a região próxima à localização das redes de vales. E embora a temperatura média anual do planeta nesses cenários tenha ficado bem abaixo de zero, o modelo produziu temperaturas máximas de verão nas terras altas do sul que subiram acima de zero.

Para que este mecanismo possa explicar as redes de vales, deve produzir o volume correto de água no tempo de duração da formação da rede de vales, e a água deve escoar na superfície a taxas comparáveis ​​às exigidas para a incisão da rede do vale. Alguns anos atrás, Head e Eliot Rosenberg, um graduando na Brown na época que desde então se formou, publicou uma estimativa da quantidade mínima de água necessária para cavar o maior dos vales. Usando isso como um guia, junto com estimativas das taxas de escoamento necessárias e a duração da formação da rede de vales de outros estudos, Palumbo mostrou que os modelos em que a órbita marciana era altamente excêntrica atendiam a esses critérios. Esse grau de excentricidade exigido está bem dentro da faixa de órbitas possíveis para Marte 4 bilhões de anos atrás, Palumbo diz.

Tomados em conjunto, Palumbo diz, os resultados oferecem um meio potencial de reconciliar as evidências geológicas de água corrente no início de Marte com as evidências atmosféricas de um planeta frio e gelado.

"Este trabalho adiciona uma hipótese plausível para explicar a maneira pela qual a água líquida poderia ter se formado no início de Marte, de maneira semelhante ao derretimento sazonal que produz os riachos e lagos que observamos durante nosso trabalho de campo nos Vales Secos McMurdo da Antártica, "Disse Head." Atualmente estamos explorando mecanismos adicionais de aquecimento de candidatos, incluindo vulcanismo e crateras de impacto, isso também pode contribuir para o derretimento de um Marte inicial frio e gelado. "

Assim, embora o trabalho não feche o debate "frio e gelado" versus "quente e úmido", isso mostra que um Marte primitivo, quase todo congelado, era uma possibilidade distinta.