Em 1966, dois cientistas da Caltech refletiram sobre as implicações da atmosfera marciana de dióxido de carbono (CO2) revelada pela primeira vez pelo Mariner IV, uma nave espacial da NASA construída e pilotada pelo JPL. Eles teorizaram que Marte, com essa atmosfera, poderia ter um depósito polar estável de gelo de CO2 a longo prazo que, por sua vez, controlaria a pressão atmosférica global.
Um novo estudo da Caltech sugere que a teoria, desenvolvida pelo físico Robert B. Leighton (BS ’41, MS ’44, Ph.D. ’47) e pelo cientista planetário Bruce C. Murray, pode de fato estar correta.
O dióxido de carbono compõe mais de 95% da atmosfera de Marte, que possui uma pressão superficial de apenas 0,6% da da Terra. Uma previsão da teoria de Leighton e Murray – com enormes implicações para as mudanças climáticas em Marte – é que sua pressão atmosférica oscilaria em valor à medida que o planeta oscilasse em seu eixo durante sua órbita ao redor do sol, expondo os pólos a mais ou menos luz solar. A luz solar direta no gelo de CO2 depositado nos pólos leva à sua sublimação (a transição direta de um material de um estado sólido para um gasoso). Leighton e Murray previram que, à medida que a exposição à luz solar muda, a pressão atmosférica pode passar de apenas um quarto da atmosfera marciana de hoje para o dobro da atual em ciclos de dezenas de milhares de anos.
Agora, um novo modelo de Peter Buhler, Ph.D. do JPL, que Caltech gerencia para a NASA, e colegas de Caltech, JPL e da Universidade do Colorado, fornecem evidências importantes para apoiar isso. O modelo foi descrito em um artigo publicado na revista Nature Astronomy em 23 de dezembro.
A equipe explorou a existência de uma característica misteriosa no pólo sul de Marte: um depósito maciço de gelo de CO2 e gelo d’água em camadas alternadas, como as camadas de um bolo, que se estendem até uma profundidade de 1 km, com uma fina cobertura de gelo. Gelo de CO2 no topo. O depósito de camadas contém tanto CO2 quanto em toda a atmosfera marciana hoje.
Em teoria, essa estratificação não deve ser possível porque o gelo da água é mais termicamente estável e mais escuro que o gelo de CO2; Os cientistas acreditavam há muito tempo que o gelo de CO2 desestabilizaria rapidamente se fosse enterrado sob o gelo da água. No entanto, o novo modelo de Buhler e colegas mostra que o depósito poderia ter evoluído como resultado da combinação de três fatores: 1) a obliquidade variável (ou inclinação) da rotação do planeta, 2) a diferença na maneira como o gelo d’água e O gelo de CO2 reflete a luz solar e 3) o aumento da pressão atmosférica que ocorre quando o gelo de CO2 sublima.
“Geralmente, quando você executa um modelo, não espera que os resultados correspondam tão perto do que observa. Mas a espessura das camadas, conforme determinada pelo modelo, combina perfeitamente com as medições de radar dos satélites em órbita”, diz Buhler .
Aqui está como o depósito se formou, sugerem os pesquisadores: enquanto Marte oscilava em seu eixo de rotação nos últimos 510.000 anos, o polo sul recebeu quantidades variáveis ??de luz solar, permitindo a formação de gelo de CO2 quando os polos estavam recebendo menos luz solar e fazendo com que fosse sublime quando os postes eram mais ensolarados. Quando o gelo de CO2 se formou, pequenas quantidades de gelo de água foram retidas junto com o gelo de CO2. Quando o CO2 sublimou, o gelo da água mais estável foi deixado para trás e consolidado em camadas.
Mas as camadas de água não selam totalmente o depósito. Em vez disso, o CO2 sublimador aumenta a pressão atmosférica de Marte, e a camada de camada com gelo de CO2 evolui em equilíbrio com a atmosfera. Quando a luz do sol começa a declinar novamente, uma nova camada de gelo de CO2 se forma no topo da camada de água e o ciclo se repete.
Como os episódios de sublimação geralmente têm diminuído de intensidade, um pouco de gelo de CO2 foi deixado para trás entre as camadas da água – assim, a alternância de CO2 e gelo de água. A camada de CO2 mais profunda (e, portanto, mais antiga) se formou 510.000 anos atrás, após o último período de extrema luz solar polar, quando todo o CO2 sublimou a atmosfera.
“Nossa determinação da história das grandes oscilações de pressão de Marte é fundamental para entender a evolução do clima de Marte, incluindo a história da estabilidade e habitabilidade da água líquida perto da superfície de Marte”, diz Buhler. Este trabalho foi parte do trabalho de tese de Buhler na Caltech. Ele continuou a pesquisa em seu cargo atual como pesquisador de pós-doutorado no JPL. Seus co-autores são seus ex-conselheiros Andy Ingersoll e Bethany Ehlmann, ambos professores de ciências planetárias da Caltech; Sylvain Piqueux, da JPL; e Paul Hayne, da Universidade do Colorado, em Boulder.
O estudo é intitulado “Coevolução da atmosfera de Marte e depósito maciço de gelo de CO2 na polar sul”. Esta pesquisa foi financiada pela NASA.
Publicado em 01/02/2020
Artigo original:
Estudo original (base científica):
Achou importante? Compartilhe!
Assine nossa newsletter e fique informado sobre Astrofísica, Biofísica, Geofísica e outras áreas. Preencha seu e-mail no espaço abaixo e clique em “OK”: