Alguns vulcões podem produzir erupções tão poderosas que liberam oceanos de poeira e gases tóxicos no ar, bloqueando a luz solar e mudando o clima de um planeta por décadas. Ao estudar a topografia e a composição mineral de uma porção da região de Arabia Terra no norte de Marte, cientistas encontraram recentemente evidências de milhares de tais erupções, ou "super erupções, "que são as explosões vulcânicas mais violentas conhecidas.

Vomitando vapor de água, dióxido de carbono, e dióxido de enxofre no ar, essas explosões rasgaram a superfície marciana ao longo de um período de 500 milhões de anos, cerca de 4 bilhões de anos atrás. Cientistas relataram essa estimativa em artigo publicado na revista Cartas de pesquisa geofísica em julho de 2021.

"Cada uma dessas erupções teria um impacto climático significativo - talvez o gás liberado tenha tornado a atmosfera mais espessa ou bloqueado o Sol e tornado a atmosfera mais fria, "disse Patrick Whelley, geólogo do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, que liderou a análise da Arabia Terra. "Modeladores do clima marciano terão algum trabalho a fazer para tentar entender o impacto dos vulcões." Depois de explodir o equivalente a 400 milhões de piscinas olímpicas de rocha derretida e gás através da superfície e espalhar uma espessa manta de cinzas até milhares de milhas do local da erupção, um vulcão dessa magnitude colapsa em um buraco gigante chamado caldeira. Calderas, que também existem na Terra, pode ter dezenas de quilômetros de largura. Sete caldeiras em Arabia Terra foram os primeiros indícios de que a região pode ter hospedado vulcões capazes de supererupções.

Uma vez que se pensava serem depressões deixadas por impactos de asteróides na superfície marciana há bilhões de anos, os cientistas propuseram em um estudo de 2013 que essas bacias eram caldeiras vulcânicas. Eles perceberam que não eram perfeitamente redondos como crateras, e eles tinham alguns sinais de colapso, tais como pisos muito profundos e bancos de rocha perto das paredes.

"Nós lemos aquele jornal e estávamos interessados ​​em fazer o acompanhamento, mas em vez de procurar os próprios vulcões, procuramos as cinzas, porque você não pode esconder essa evidência, "Whelley disse.

Whelley e seus colegas tiveram a ideia de procurar evidências de cinzas após conhecer Alexandra Matiella Novak, um vulcanologista do Laboratório de Física Aplicada Johns Hopkins em Laurel, Maryland. Matiella Novak já estava usando dados do Mars Reconnaissance Orbiter da NASA para encontrar cinzas em outros lugares de Marte, então ela fez parceria com Whelley e sua equipe para olhar especificamente para Arabia Terra.

A análise da equipe acompanhou o trabalho de outros cientistas que sugeriram anteriormente que os minerais na superfície da Arabia Terra eram de origem vulcânica. Outro grupo de pesquisa, ao saber que as bacias de Arabia Terra poderiam ser caldeiras, calculou onde as cinzas de possíveis supererupções naquela região teriam se acomodado:viajando a favor do vento, para o leste, ele se afastaria do centro dos vulcões, ou neste caso, o que resta deles - as caldeiras.

"Então, pegamos naquele ponto e dissemos:"OK, Nós vamos, estes são minerais que estão associados a cinzas vulcânicas alteradas, que já foi documentado, então agora vamos ver como os minerais são distribuídos para ver se eles seguem o padrão que esperaríamos ver em supererupções, "Matiella Novak disse.

A equipe usou imagens do Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer da MRO para Marte para identificar os minerais na superfície. Olhando nas paredes de cânions e crateras de centenas a milhares de quilômetros das caldeiras, onde as cinzas teriam sido carregadas pelo vento, eles identificaram minerais vulcânicos transformados em argila pela água, incluindo montmorilonita, imogolita, e alofano. Então, usando imagens de câmeras MRO, a equipe fez mapas topográficos tridimensionais de Arabia Terra. Colocando os dados minerais sobre os mapas topográficos dos cânions e crateras analisados, os pesquisadores puderam ver nos depósitos ricos em minerais que as camadas de cinzas estavam muito bem preservadas, em vez de ficarem confusas por ventos e água, as cinzas foram colocadas em camadas da mesma forma que seriam quando eram frescas.

"Foi quando percebi que não era por acaso, este é um sinal real, "disse Jacob Richardson, um geólogo da NASA Goddard que trabalhou com Whelley e Novak. "Na verdade, estamos vendo o que foi previsto e esse foi o momento mais emocionante para mim."

Os mesmos cientistas que identificaram originalmente as caldeiras em 2013 também calcularam quanto material teria explodido dos vulcões, com base no volume de cada caldeira. Essa informação permitiu que Whelley e seus colegas calculassem o número de erupções necessárias para produzir a espessura das cinzas que encontraram. Acontece que houve milhares de erupções, Whelley disse.

Uma questão remanescente é como um planeta pode ter apenas um tipo de vulcão espalhando lixo por uma região. Na terra, vulcões capazes de supererupções - o mais recente entrou em erupção em 76, 000 anos atrás em Sumatra, Indonésia — estão dispersos ao redor do globo e existem nas mesmas áreas que outros tipos de vulcões. Marte, também, tem muitos outros tipos de vulcões, incluindo o maior vulcão do sistema solar, chamado Olympus Mons. Olympus Mons é 100 vezes maior em volume do que o maior vulcão da Terra, Mauna Loa, no Havaí, e é conhecido como um "vulcão escudo, "que drena lava para baixo de uma montanha em declive suave. Arabia Terra até agora tem a única evidência de vulcões explosivos em Marte.

É possível que vulcões supereruptivos tenham se concentrado em regiões da Terra, mas tenham sofrido erosão física e química ou tenham se movido ao redor do globo conforme os continentes mudaram devido à tectônica de placas. Esses tipos de vulcões explosivos também podem existir em regiões da lua de Júpiter, Io, ou podem ter se agrupado em Vênus. Seja qual for o caso, Richardson espera que Arabia Terra ensine aos cientistas algo novo sobre os processos geológicos que ajudam a moldar planetas e luas.

"As pessoas vão ler nosso jornal e ir, "Como? Como Marte pôde fazer isso? Como um planeta tão minúsculo pode derreter rocha suficiente para alimentar milhares de supererupções em um único local?", Disse ele. “Espero que essas questões tragam muitas outras pesquisas.