A água é essencial para a vida na Terra e em outros planetas, e os cientistas encontraram ampla evidência de água no início da história de Marte. Mas Marte não tem água líquida em sua superfície hoje. Uma nova pesquisa da Washington University em St. Louis sugere uma razão fundamental:Marte pode ser pequeno demais para reter grandes quantidades de água.

Estudos de sensoriamento remoto e análises de meteoritos marcianos que datam da década de 1980 afirmam que Marte já foi rico em água, em comparação com a Terra. A espaçonave orbital Viking da NASA - e, mais recentemente, os rovers Curiosity e Perseverance no solo - trouxeram imagens dramáticas de paisagens marcianas marcadas por vales de rios e canais de inundação.

Apesar desta evidência, nenhuma água líquida permanece na superfície. Os pesquisadores propuseram muitas explicações possíveis, incluindo um enfraquecimento do campo magnético de Marte que poderia ter resultado na perda de uma espessa atmosfera.

Mas um estudo publicado na semana de 20 de setembro no Proceedings of the National Academy of Sciences sugere uma razão mais fundamental pela qual Marte de hoje parece tão drasticamente diferente do "mármore azul" da Terra.

"O destino de Marte foi decidido desde o início, "disse Kun Wang, professor assistente de ciências terrestres e planetárias em Artes e Ciências na Washington University, autor sênior do estudo. "É provável que haja um limite nos requisitos de tamanho dos planetas rochosos para reter água suficiente para permitir a habitabilidade e as placas tectônicas, com massa excedendo a de Marte. "

Para o novo estudo, Wang e seus colaboradores usaram isótopos estáveis ​​do elemento potássio (K) para estimar a presença, distribuição e abundância de elementos voláteis em diferentes corpos planetários.

O potássio é um elemento moderadamente volátil, mas os cientistas decidiram usá-lo como uma espécie de traçador para elementos e compostos mais voláteis, como água. Este é um método relativamente novo que diverge das tentativas anteriores de usar as proporções de potássio para tório (Th) obtidas por sensoriamento remoto e análise química para determinar a quantidade de voláteis que Marte já teve. Em pesquisas anteriores, membros do grupo de pesquisa usaram um método marcador de potássio para estudar a formação da lua.

Wang e sua equipe mediram as composições de isótopos de potássio de 20 meteoritos marcianos previamente confirmados, selecionado para ser representativo da composição de silicato a granel do planeta vermelho.

Usando essa abordagem, os pesquisadores determinaram que Marte perdeu mais potássio e outros voláteis do que a Terra durante sua formação, mas reteve mais desses voláteis do que a lua e o asteróide 4-Vesta, dois corpos muito menores e mais secos que a Terra e Marte.

Os pesquisadores descobriram uma correlação bem definida entre o tamanho do corpo e a composição isotópica do potássio.

"A razão para abundâncias muito menores de elementos voláteis e seus compostos em planetas diferenciados do que em meteoritos indiferenciados primitivos tem sido uma questão de longa data, "disse Katharina Lodders, professor pesquisador de ciências terrestres e planetárias na Washington University, coautor do estudo. "A descoberta da correlação das composições isotópicas K com a gravidade do planeta é uma nova descoberta com importantes implicações quantitativas para quando e como os planetas diferenciados receberam e perderam seus voláteis."

"Os meteoritos marcianos são as únicas amostras disponíveis para estudarmos a composição química da massa de Marte, "Disse Wang." Esses meteoritos marcianos têm idades variando de várias centenas de milhões a 4 bilhões de anos e registraram a história da evolução volátil de Marte. Medindo os isótopos de elementos moderadamente voláteis, como potássio, podemos inferir o grau de esgotamento volátil de planetas em massa e fazer comparações entre os diferentes corpos do sistema solar.

"É indiscutível que costumava haver água líquida na superfície de Marte, mas quanta água no total Marte já teve é ​​difícil quantificar apenas por meio de sensoriamento remoto e estudos de rover, "Disse Wang." Existem muitos modelos por aí para o conteúdo de água a granel de Marte. Em alguns deles, o início de Marte era ainda mais úmido do que a Terra. Não acreditamos que tenha sido esse o caso. "

Zhen Tian, um estudante de pós-graduação no laboratório de Wang e um McDonnell International Academy Scholar, é o primeiro autor do artigo. O associado de pesquisa de pós-doutorado Piers Koefoed é co-autor, assim como Hannah Bloom, que se formou na Washington University em 2020. Wang e Lodders são membros do corpo docente do McDonnell Center for the Space Sciences da universidade.

As descobertas têm implicações para a busca de vida em outros planetas além de Marte, os pesquisadores notaram.

Estar muito perto do sol (ou, para exoplanetas, estar muito perto de sua estrela) pode afetar a quantidade de voláteis que um corpo planetário pode reter. Esta medida de distância da estrela é freqüentemente fatorada em índices de "zonas habitáveis" ao redor das estrelas.

"Este estudo enfatiza que há uma faixa de tamanho muito limitada para os planetas terem apenas o suficiente, mas não muita água, para desenvolver um ambiente de superfície habitável, "disse Klaus Mezger do Centro para Espaço e Habitabilidade da Universidade de Berna, Suíça, um co-autor do estudo. "Esses resultados irão guiar os astrônomos em sua busca por exoplanetas habitáveis ​​em outros sistemas solares."

Wang agora pensa que, para planetas que estão dentro de zonas habitáveis, o tamanho do planeta provavelmente deveria ser mais enfatizado e considerado rotineiramente ao se pensar se um exoplaneta poderia sustentar vida.

"O tamanho de um exoplaneta é um dos parâmetros mais fáceis de determinar, "Disse Wang." Com base no tamanho e na massa, agora sabemos se um exoplaneta é um candidato para a vida, porque um fator determinante de primeira ordem para a retenção de voláteis é o tamanho. "