doi.org/10.1126/sciadv.adm7499
Credibilidade: 989
#Marte
Marte já foi um planeta muito úmido, como é evidente em suas características geológicas de superfície. Os cientistas sabem que nos últimos 3 bilhões de anos, pelo menos um pouco de água foi para o subsolo, mas o que aconteceu com o resto? Agora, o Telescópio Espacial Hubble da NASA e as missões MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) estão ajudando a desvendar esse mistério.
“Existem apenas dois lugares para onde a água pode ir. Ela pode congelar no solo, ou a molécula de água pode se quebrar em átomos, e os átomos podem escapar do topo da atmosfera para o espaço”, explicou o líder do estudo John Clarke, do Centro de Física Espacial da Universidade de Boston em Massachusetts. “Para entender quanta água havia e o que aconteceu com ela, precisamos entender como os átomos escapam para o espaço.”
Clarke e sua equipe combinaram dados do Hubble e do MAVEN para medir o número e a taxa de escape atual dos átomos de hidrogênio que escapam para o espaço. Essas informações permitiram que eles extrapolassem a taxa de escape para trás no tempo para entender a história da água no planeta vermelho.
O estudo deles foi publicado no periódico Science Advances.
Hidrogênio e hidrogênio pesado escapando
As moléculas de água na atmosfera marciana são quebradas pela luz solar em átomos de hidrogênio e oxigênio. Especificamente, a equipe mediu hidrogênio e deutério, que é um átomo de hidrogênio com um nêutron em seu núcleo. Este nêutron dá ao deutério o dobro da massa do hidrogênio. Como sua massa é maior, o deutério escapa para o espaço muito mais lentamente do que o hidrogênio regular.
Com o tempo, à medida que mais hidrogênio foi perdido do que deutério, a proporção de deutério para hidrogênio se acumulou na atmosfera. Medir a proporção hoje dá aos cientistas uma pista de quanta água estava presente durante o período quente e úmido em Marte. Ao estudar como esses átomos escapam atualmente, eles podem entender os processos que determinaram as taxas de escape nos últimos quatro bilhões de anos e, assim, extrapolar de volta no tempo.
Embora a maioria dos dados do estudo venha da espaçonave MAVEN, a MAVEN não é sensível o suficiente para ver a emissão de deutério em todos os momentos do ano marciano. Ao contrário da Terra, Marte oscila para longe do sol em sua órbita elíptica durante o longo inverno marciano, e as emissões de deutério tornam-se fracas. Clarke e sua equipe precisavam dos dados do Hubble para “preencher as lacunas” e completar um ciclo anual de três anos marcianos (cada um dos quais tem 687 dias terrestres). O Hubble também forneceu dados adicionais que remontam a 1991 – antes da chegada da MAVEN a Marte em 2014.
A combinação de dados entre essas missões forneceu a primeira visão holística dos átomos de hidrogênio escapando de Marte para o espaço.
Uma atmosfera marciana dinâmica e turbulenta:
“Nos últimos anos, os cientistas descobriram que Marte tem um ciclo anual muito mais dinâmico do que as pessoas esperavam há 10 ou 15 anos”, explicou Clarke. “Toda a atmosfera é muito turbulenta, esquentando e esfriando em escalas de tempo curtas, até mesmo em horas. A atmosfera se expande e se contrai conforme o brilho do sol em Marte varia em 40 por cento ao longo de um ano marciano.”
A equipe descobriu que as taxas de escape de hidrogênio e deutério mudam rapidamente quando Marte está perto do sol. Na imagem clássica que os cientistas tinham anteriormente, acreditava-se que esses átomos se difundiam lentamente para cima através da atmosfera até uma altura onde pudessem escapar.
Mas essa imagem não reflete mais com precisão toda a história, porque agora os cientistas sabem que as condições atmosféricas mudam muito rapidamente. Quando Marte está perto do sol, as moléculas de água, que são a fonte do hidrogênio e do deutério, sobem pela atmosfera muito rapidamente, liberando átomos em grandes altitudes.
A segunda descoberta é que as mudanças no hidrogênio e no deutério são tão rápidas que o escape atômico precisa de energia adicional para explicá-las. Na temperatura da atmosfera superior, apenas uma pequena fração dos átomos tem velocidade suficiente para escapar da gravidade de Marte. Átomos mais rápidos (supertérmicos) são produzidos quando algo dá ao átomo um chute de energia extra. Esses eventos incluem colisões de prótons do vento solar entrando na atmosfera ou luz solar que impulsiona reações químicas na atmosfera superior.
Servindo como um proxy:
Estudar a história da água em Marte é fundamental não apenas para entender os planetas em nosso próprio sistema solar, mas também a evolução de planetas do tamanho da Terra ao redor de outras estrelas. Os astrônomos estão encontrando cada vez mais desses planetas, mas eles são difíceis de estudar em detalhes.
Marte, Terra e Vênus estão todos dentro ou perto da zona habitável do nosso sistema solar, a região ao redor de uma estrela onde a água líquida poderia se acumular em um planeta rochoso; no entanto, todos os três planetas têm condições atuais dramaticamente diferentes. Junto com seus planetas irmãos, Marte pode ajudar os cientistas a entender a natureza de mundos distantes em nossa galáxia.
Publicado em 08/09/2024 13h53
Artigo original:
Estudo original: