Marte já teve oceanos, mas agora está completamente seco, deixando muitos se perguntando como a água foi perdida. Pesquisadores da Universidade do Arizona descobriram uma quantidade surpreendentemente grande de água na alta atmosfera de Marte, onde é rapidamente destruído, explicando parte deste mistério marciano.

Shane Stone, um estudante de graduação no Laboratório Lunar e Planetário do UArizona e autor principal de um novo artigo publicado hoje em Ciência , se descreve como um químico planetário. Outrora um químico de laboratório que ajudou a desenvolver polímeros que poderiam ser usados ​​para embalar e fornecer medicamentos terapêuticos de forma mais eficiente, ele agora estuda a química das atmosferas planetárias.

Desde 2014, ele trabalhou na missão NASA MAVEN, abreviação de Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN. A espaçonave MAVEN começou a orbitar Marte em 2014 e tem registrado a composição da atmosfera superior do vizinho planetário da Terra desde então.

"Sabemos que há bilhões de anos, havia água líquida na superfície de Marte, "Stone disse." Deve ter havido uma atmosfera mais densa, portanto, sabemos que Marte de alguma forma perdeu a maior parte de sua atmosfera para o espaço. O MAVEN está tentando caracterizar os processos responsáveis ​​por esta perda, e uma parte disso é entender exatamente como Marte perdeu sua água. "

Os co-autores do estudo incluem Roger Yelle, um professor de ciências planetárias do UArizona e consultor de pesquisa de Stone, bem como pesquisadores do Goddard Space Flight Center da NASA e do Centro de Pesquisa e Exploração em Ciência e Tecnologia Espacial em Maryland.

Procurando Água

Como MAVEN orbita Marte, ele mergulha na atmosfera do planeta a cada 4 horas e meia. O instrumento NGIMS integrado, abreviação de Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer, tem medido a abundância de moléculas de água carregadas chamadas íons na atmosfera marciana superior, cerca de 100 milhas da superfície do planeta. A partir desta informação, os cientistas podem inferir quanta água está presente na atmosfera.

Observações anteriores usando MAVEN e o Telescópio Espacial Hubble mostraram que a perda de água da alta atmosfera marciana varia com as estações. Comparado com a Terra, Marte segue um caminho mais oval ao redor do Sol e está mais próximo dele durante o verão no hemisfério sul de Marte.

Stone e sua equipe descobriram que quando Marte está mais próximo do sol, o planeta aquece, e mais água - encontrada na superfície na forma de gelo - se move da superfície para a atmosfera superior, onde é perdida no espaço. Isso acontece uma vez a cada ano marciano ou aproximadamente a cada dois anos terrestres. As tempestades de poeira regionais que ocorrem em Marte a cada ano marciano e as tempestades de poeira globais que ocorrem em todo o planeta cerca de uma vez a cada 10 anos levam a um maior aquecimento da atmosfera e um aumento no movimento ascendente da água.

Os processos que tornam este movimento cíclico possível contradizem a imagem clássica da fuga de água de Marte, mostrando que está incompleto, Stone disse. De acordo com o processo clássico, o gelo da água é convertido em gás e destruído pelos raios do sol na baixa atmosfera. Este processo, Contudo, funcionaria como um lento, gotejamento constante, não afetado pelas estações ou tempestades de poeira, que não combina com as observações atuais.

"Isso é importante porque não esperávamos ver nenhuma água na atmosfera superior de Marte, "Stone disse." Se compararmos Marte à Terra, a água na Terra está confinada perto da superfície por causa de algo chamado higropausa. É apenas uma camada na atmosfera que é fria o suficiente para condensar (e, portanto, parar) qualquer vapor de água viajando para cima. "

A equipe argumenta que a água está passando do que deveria ser a higropausa de Marte, que é provavelmente muito quente para interromper o vapor de água. Uma vez na atmosfera superior, as moléculas de água são quebradas por íons muito rapidamente - dentro de quatro horas, eles calculam - e os subprodutos são perdidos no espaço.

"A perda de sua atmosfera e água para o espaço é um dos principais motivos pelos quais Marte é frio e seco em comparação com a Terra quente e úmida. Esses novos dados do MAVEN revelam um processo pelo qual essa perda ainda está ocorrendo hoje, "Stone disse.

Um mundo seco e empoeirado

Quando a equipe extrapolou suas descobertas 1 bilhão de anos atrás, eles descobriram que esse processo pode ser responsável pela perda de um oceano global com cerca de 17 polegadas de profundidade.

"Se pegássemos água e espalhássemos por toda a superfície de Marte, aquele oceano de água perdido para o espaço devido ao novo processo que descrevemos teria mais de 17 polegadas de profundidade, "Stone disse." Outros 6,7 polegadas seriam perdidos devido exclusivamente aos efeitos das tempestades de poeira globais. "

Durante tempestades de poeira globais, 20 vezes mais água pode ser transportada para a alta atmosfera. Por exemplo, uma tempestade de poeira global com duração de 45 dias libera a mesma quantidade de água para o espaço que Marte perderia durante um ano calmo em Marte, ou 687 dias terrestres.

E embora Stone e sua equipe não possam extrapolar para mais longe do que 1 bilhão de anos, ele acha que esse processo provavelmente não funcionou da mesma forma antes disso, porque Marte pode ter tido uma higropausa mais forte há muito tempo.

"Antes de o processo que descrevemos começar a operar, já deve ter havido uma quantidade significativa de fuga atmosférica para o espaço, "Stone disse." Ainda precisamos definir o impacto desse processo e quando ele começou a operar. "

No futuro, Stone gostaria de estudar a atmosfera da lua de Saturno, Titã.

"Titã tem uma atmosfera interessante em que a química orgânica desempenha um papel significativo, "Stone disse." Como um ex-químico orgânico sintético, Estou ansioso para investigar esses processos. "