Por que Marte perdeu água: estudo sugere que o eixo de rotação pode ter causado a perda de seus lagos e oceanos

Marte é um planeta extremamente árido, cujas condições de pressão e temperatura impedem a existência de água líquida em sua superfície . No entanto, evidências geológicas e mineralógicas sugerem que, no passado distante, o planeta vermelho abrigou grandes volumes de água na forma de rios, lagos e até oceanos .

Apesar de décadas de pesquisa, um dos grandes mistérios da história marciana permanece sem solução: o que aconteceu com toda essa água?

Um novo estudo, liderado pelo Instituto de Astrofísica da Andaluzia (IAA-CSIC), analisou o papel da obliquidade — a inclinação do eixo de rotação do planeta — na perda de hidrogênio e, portanto, de água, da atmosfera marciana ao longo do tempo. O trabalho foi publicado na revista Nature Astronomy .

“Para entender o estudo, é importante ter em mente que a obliquidade de Marte mudou significativamente ao longo de sua história”, diz Gabriella Gilli, pesquisadora do IAA-CSIC que coliderou o trabalho.

"O modelo climático tridimensional que usamos sugere que, durante períodos de alta obliquidade, a taxa de fuga poderia ter sido quase vinte vezes maior do que hoje", explica ele.

O coautor principal do estudo, Francisco González-Galindo, observa: "Se combinássemos toda a água presente em Marte entre 3 e 4 bilhões de anos atrás, teríamos um oceano global com mais de 100 metros de profundidade."

Parte dessa água pode ainda estar presente abaixo da superfície hoje, presa na forma de gelo ou incrustada em minerais hidratados. No entanto, outra parte foi perdida para o espaço por meio de um processo conhecido como "escape atmosférico", no qual átomos e moléculas adquirem energia suficiente para superar a atração gravitacional do planeta e escapar para o meio interplanetário.

A taxa atual de escape de hidrogênio por si só não é suficiente para explicar a perda da enorme quantidade de água que existia no passado. A órbita de Marte sofre variações periódicas que influenciam significativamente seu clima.

Uma das mais significativas é a mudança na inclinação do seu eixo de rotação, conhecida como obliquidade. "Embora esse valor seja atualmente semelhante ao da Terra — cerca de 25 graus — em Marte, ele tem flutuado bastante nas últimas centenas de milhões de anos, com uma média de cerca de 35 graus", diz Gilli.

Embora se saiba que essas variações têm uma influência significativa no ciclo da água do planeta, até agora não foi investigado como elas afetam a perda de água por escape atmosférico.

O estudo explorou a relação entre a obliquidade de Marte e a perda de água ao longo do tempo , revelando que durante períodos em que a inclinação axial atingiu valores altos, a insolação nos polos aumentou.

Isso intensificou o ciclo da água e gerou uma atmosfera mais quente e úmida. Nessas condições, o vapor d'água atingiu camadas mais altas da atmosfera, onde ficou mais vulnerável à radiação solar, que o decompôs em átomos de hidrogênio e oxigênio.

Por serem muito leves, os átomos de hidrogênio poderiam escapar mais facilmente para o espaço, contribuindo assim para a perda de água do planeta .

A equipe de pesquisa estima que a perda de hidrogênio durante períodos de alta obliquidade poderia explicar o desaparecimento de uma quantidade de água equivalente a um oceano global com cerca de 80 metros de profundidade. Esse valor coincide com o limite inferior das estimativas da quantidade de água que Marte já teve. "Embora possa parecer modesto em comparação com a Terra, em Marte representa uma fração significativa de sua água anterior, portanto, seu impacto é significativo", comenta Gabriella Gilli.

A ferramenta-chave usada neste estudo, o Modelo Climático Planetário de Marte (Mars-PCM ), foi inicialmente desenvolvida pelo Laboratório de Météorologie Dynamique em Paris, em colaboração com outras instituições internacionais.

Para este estudo, o IAA-CSIC incorporou melhorias fundamentais ao modelo climático global de Marte, incluindo novos compostos e reações químicas que tornaram possível, pela primeira vez, reproduzir com precisão observações de escape de hidrogênio feitas, entre outras, pelas missões Maven (NASA) e Mars Express (ESA).

A equipe também realizou simulações que mostram como mudanças na inclinação do eixo marciano influenciaram a perda de água para o espaço .

"Nossos resultados indicam que a fuga de hidrogênio desempenhou um papel mais importante no processo de secagem de Marte do que se pensava anteriormente, o que é fundamental para reconstruir quanta água o planeta perdeu para o espaço ao longo de sua história", diz Francisco González-Galindo.

Nesse contexto, o estudo tem implicações astrobiológicas, pois entender como mudanças na inclinação do eixo do planeta intensificaram o ciclo da água e favoreceram sua perda para o espaço permite refinar a busca por possíveis períodos em que Marte poderia ter sido habitável .

“Saber quando e como as condições certas surgiram — e quando elas deixaram de existir — é fundamental para avaliar se o planeta vermelho poderia ter sustentado vida em algum momento de sua história”, enfatiza Gilli.

Além disso, o trabalho também destaca até que ponto os parâmetros orbitais podem transformar o clima de um planeta.

"Enquanto na Terra as variações são leves graças à estabilização exercida pela Lua, em Marte elas causaram mudanças drásticas que afetaram a água, a atmosfera e, em última análise, seu potencial de sustentar vida", diz González-Galindo.

“Essa visão de longo prazo das mudanças climáticas planetárias também oferece uma visão valiosa sobre a fragilidade dos equilíbrios que tornam a habitabilidade possível e ressalta a importância de proteger nosso planeta”, conclui Gabriela Gilli.