Rastreando a água em Marte: das calotas polares aos oceanos ocultos e a busca pela vida

Marteembora atualmente seja uma paisagem fria e seca, abriga sinais convincentes de seu passado mais úmido e potenciais fontes de água subterrâneas que poderiam sustentar vida ou futuras colônias humanas.

Pesquisas indicam rios e lagos marcianos antigos, água congelada nos polos e minerais sugerindo presença significativa de água. Essas descobertas moldam a busca por vida e informam planos para futuras explorações de Marte.

Evidências de água e vida potencial em Marte

Embora a superfície de Marte seja atualmente fria e seca, muitas evidências sugerem que o planeta vermelho já foi parcialmente coberto por água. Pesquisadores teorizaram que a vida pode ter evoluído em Marte quando ele era úmido, e a vida pode até estar lá agora, escondida em aquíferos subterrâneos.

“Na Terra, água significa vida”, disse Alberto Fairen, astrobiólogo do Centro de Astrobiologia da Espanha e da Universidade Cornell em Ithaca, Nova York. “A superfície de Marte hoje é extremamente seca, mas há muitas pistas apontando para um passado muito mais úmido. Evidências de água passada podem ser a pista a seguir para encontrar vida extinta em Marte e se parte dessa água ainda persistir em Marte hoje, então com certeza as perspectivas de encontrar vida existente aumentam.”

Cientistas da NASA determinaram que um oceano primitivo em Marte continha mais água do que o Oceano Ártico da Terra e que o Planeta Vermelho perdeu 87 por cento dessa água para o espaço. Crédito: NASA/GSFC

Implicações da água marciana para a colonização humana

A água em Marte também tem implicações importantes para áreas de pesquisa em NASA além do trabalho do Programa de Astrobiologia da NASA. Mesmo que a vida não viva mais em Marte, ou nunca tenha existido em primeiro lugar, a água ainda pode provar ser vital para a vida futura em Marte na forma de colônias humanas no planeta vermelho. A água é útil não apenas para beber, mas também para proteger contra radiação e como combustível quando é dividida em hidrogênio e oxigênio. As perspectivas de vida passada, presente e futura em Marte significam que muitas pesquisas na NASA sobre o planeta vermelho se concentram em sua água.

Por décadas, pesquisas abundantes sugeriram que rios, lagos e mares já cobriram Marte bilhões de anos atrás. Por exemplo, em 2015, mapas de água na atmosfera marciana sugeriu que Marte pode ter tido água suficiente para cobrir até um quinto do planeta. Além disso, em um estudo diferente de 2015, os pesquisadores notaram que a forma de alguns seixos marcianos sugere que eles já rolaram dezenas de quilômetros rio abaixo, sugerindo que os antigos cursos de água marcianos eram estáveis ​​e não apenas riachos passageiros.

Análises de camadas de rocha marciana sugerem que camadas anteriores e mais profundas provavelmente foram criadas quando Marte tinha água abundante e mais doce, enquanto camadas posteriores mais próximas da superfície sugerem “um planeta árido com apenas poças de salmoura e, finalmente, o deserto hiperárido que vemos hoje”, disse Fairen.

Reservas de água marcianas e suas implicações

A maior parte da água em Marte hoje provavelmente está congelada em suas calotas polares. Se todo esse gelo de água derretesse, estimativas sugerem que uma esfera do tamanho do planeta vermelho poderia ser coberta por cerca de 100 pés (30 metros) de água, disse Suniti Karunatillake, cientista planetária da Louisiana State University em Baton Rouge.

A água congelada pode não existir apenas em altas latitudes nos polos marcianos, mas também em latitudes médias. Por exemplo, em 2015, cientistas descobriram que uma laje gigante de gelo tão grande quanto a Califórnia e o Texas juntos está enterrado logo abaixo da superfície de Marte, entre seu equador e polo norte, e coberto por camadas protetoras de poeira.

Vista em perspectiva da calota de gelo do polo norte de Marte e suas distintas depressões escuras formando um padrão em espiral. A vista é baseada em imagens tiradas pela Mars Express da ESA e geradas usando dados de elevação do Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA) a bordo da missão Mars Global Surveyor da NASA. Crédito: ESA/DLR/FU Berlin; NASA MGS MOLA Science Team

A diversidade e as implicações dos minerais marcianos

Marte também tem água na forma de minerais hidratados — isto é, minerais que têm água quimicamente ligada a eles. Futuras missões tripuladas a Marte poderiam extrair essa água aquecendo os minerais hidratados.

Existem vários tipos de minerais hidratados em Marte, desde argilas e carbonatos até uma grande diversidade de sulfatos e cloretos, disse Fairen.

“Argilas e carbonatos podem sugerir a presença de quantidades significativas de água, e essa água pode ter sido boa para a biologia, pois não deveria ser muito ácida ou muito salgada”, disse ele. “Argilas e carbonatos geralmente aparecem associados a crateras de impacto, cânions e falhas, sugerindo que são muito antigos e talvez formados por processos subterrâneos e foram eventualmente expostos na superfície pela erosão.”

Em contraste, sulfatos e cloretos só necessitavam de “pequenas quantidades de água para sua formação, geralmente salgada e ácida”, disse Fairen. Ainda assim, embora sulfatos e cloretos possam não sugerir uma abundância de água, “microorganismos na Terra também podem prosperar em tais ambientes — o que chamamos de 'extremófilos'”.

“A grande surpresa nos últimos 15 anos de exploração é que o estoque de água em Marte é muito maior do que pensávamos”, disse Michael Meyer, astrobiólogo e cientista-chefe do Programa de Exploração de Marte da NASA. “Temos água nos polos e estamos vendo isso em latitudes médias.”

'Linhas' recorrentes em encostas na Cratera Hale, Marte. As informações topográficas e de imagem nesta visão processada e em cores falsas vêm da câmera High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) no Mars Reconnaissance Orbiter da NASA. Crédito: NASA/JPL/University of Arizona

Desafios e oportunidades na exploração marciana

Agora mesmo, a superfície de Marte está extremamente árida porque o ar é muito rarefeito para que a água líquida dure muito tempo. A pressão atmosférica do planeta vermelho é apenas cerca de 1/100 da da Terra e em ar tão rarefeito a água ferve facilmente. No entanto, linhas escuras e estreitas nas encostas marcianas sugerem que a água pode escorrer essas formações regularmente.

Essas listras escuras — conhecidas como linhas de declive recorrentes, ou RSL — favorecem encostas íngremes em regiões quase livres de poeira de Marte, disse Alfred McEwen, um cientista planetário da Universidade do Arizona em Tucson. Ele observou que RSL são abundantes em locais do norte, como Valles Marineris, embora locais do hemisfério sul também os hospedem.

Um 2016 papel sugeriu que RSL são movidos por pequenas quantidades de salmouras, ou água salgada, misturadas com solo, disse Karunatillake. O sal reduz a temperatura de ebulição da água, ajudando-a a permanecer líquida mesmo em Marte.

No entanto, essas descobertas recentes também sugeriram que menos água é necessária para criar RSL do que se supunha anteriormente. Além disso, essa água pode ter vida muito curta e, portanto, não é um ambiente ideal para quaisquer microrganismos que possam existir em Marte.

As faixas escuras e estreitas fluindo ladeira abaixo em Marte em locais como esta porção da Cratera Horowitz podem ser formadas pelo fluxo sazonal de água no Marte moderno. As faixas têm aproximadamente o comprimento de um campo de futebol. As imagens e informações topográficas nesta visão processada vêm da câmera High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) no Mars Reconnaissance Orbiter da NASA. Crédito: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona

Perspectivas para aquíferos subterrâneos em Marte

Em vez disso, o melhor lugar para encontrar quantidades significativas de água em Marte pode ser em aquíferos subterrâneos. Análises de meteoritos marcianos como NWA7034 — rochas marcianas que pousaram na Terra depois de terem sido lançadas do planeta vermelho por impactos cósmicos — sugerem aquíferos na crosta marciana, disse Karunatillake.

“O lugar óbvio de escolha em Marte é o subsolo, se alguém estiver interessado em água líquida”, disse Meyer. “Em teoria, lá no fundo, Marte é quente o suficiente para manter a água líquida, e a água fluirá naturalmente para lá e se acumulará.”

Como Marte tem uma gravidade de superfície de um pouco mais de um terço da da Terra, sua crosta é menos densa e mais porosa do que a da Terra. Pesquisas anteriores sugeriram que isso significa que mais água pode vazar no subsolo. “Considero provável que haja bolsas profundas de água na crosta marciana ainda não detectadas”, disse McEwen.

No entanto, “esses não são aquíferos rasos”, disse McEwen. Karunatillake concordou, observando que esses aquíferos subterrâneos podem residir quilômetros abaixo da superfície. A liberação vulcânica de vapor de água do manto marciano pode reabastecer intermitentemente esses aquíferos, disse Karunatillake.

Imagem em relevo sombreado de Tharsis Montes e Olympus Mons derivada de dados do Mars Orbiter Altimeter que voaram a bordo do Mars Global Surveyor da NASA. Os novos dados sugerem que Tharsis Montes se formou um por um, começando com Arsia Mons, possivelmente pelo movimento de uma única pluma do manto se movendo sob a superfície. Crédito: NASA

Tubos de lava, que são túneis naturais dentro de lava solidificada, podem hospedar aquíferos subterrâneos, disse Karunatillake. Por exemplo, pode haver tubos de lava no vulcão Arsia Mons ou próximo a ele, na protuberância de Tharsis, perto do equador do planeta Marte. “Dada a profundidade que os tubos de lava podem atingir, eles podem ser análogos em um sentido distante ao tipo de aquífero que vemos no Havaí”, disse Karunatillake. “Ambientes de tubos de lava também podem ter fontes de calor geotérmicas que podem elevar as temperaturas o suficiente para manter a água líquida.”

Sistemas de cavernas profundas também podem hospedar aquíferos subterrâneos, disse Karunatillake. Valles Marineris, um sistema de cânions que corre ao longo da superfície marciana a leste da protuberância de Tharsis, possui uma variedade de sulfatos, como algumas áreas na Terra que hospedam sistemas de cavernas. “Essas cavernas podem ter retido água líquida”, disse Karunatillake. “Elas podem criar um ambiente estável que pode ajudar a vida a evoluir, se ela estiver presente.”

Se aquíferos subterrâneos de água líquida realmente existirem em Marte, Karunatillake recomenda campanhas de radar de penetração no solo com foco em áreas onde há evidências de antigas inundações causadas por aquíferos portadores de água. Tais alvos podem incluir locais onde pesquisas anteriores sugeriram que há gelo subterrâneo, “dado o quão espessas camadas de gelo podem cobrir líquido abaixo delas na presença de energia geotérmica”, disse Karunatillake.

“Embora nossos ativos em órbita ao redor de Marte não tenham encontrado nenhum aquífero subterrâneo, há uma suspeita de que estamos vendo apenas o quilômetro superior ou algo assim, porque o radar é um desafio”, disse Meyer.

Por fim, lançar luz sobre a evolução da água em Marte pode gerar insights sobre a Terra e outros planetas, disse Karunatillake. A tectônica de placas e outras atividades geológicas fundamentais na Terra estão ligadas aos seus oceanos e à água quimicamente ligada no manto, e entender a história da água em Marte pode ajudar a revelar como ela influenciou a geologia do planeta vermelho. “Isso tem uma profunda relevância para saber se uma biosfera poderia surgir em Marte, ou se a vida semelhante à da Terra seria limitada a bolsões isolados, se tanto”, disse Karunatillake.

“Marte e a Terra já foram parecidos um com o outro”, disse Meyer. “Podemos olhar para Marte para testar se entendemos processos semelhantes na Terra tanto quanto achamos que entendemos. Você pode fazer perguntas como: 'A vida começou lá, e se começou, como era, e se não começou, o que estava faltando.' O problema em responder a essas perguntas na Terra é que muito do registro inicial da vida na Terra foi apagado, então Marte pode ser a chave para ajudar a responder a essas perguntas.”