Marte revela uma crosta complexa sem tectónica de placas

Durante décadas, a imagem que tínhamos de Marte era a de um mundo desértico e morto.

O seu campo magnético subsiste apenas em zonas dispersas. Os seus lagos e rios secaram há muito. A atividade vulcânica à superfície cessou há eras. E a sua crosta é uma única concha contínua, sem fraturas - ao contrário do sistema terrestre de placas tectónicas em movimento.

Os cientistas interpretaram esta concha como uma «tampa estagnada», considerando que qualquer atividade magmática profunda teria sido relativamente simples e localizada - muito diferente da extensa e duradoura rede terrestre de canais de rocha fundida.

Contudo, os abalos sísmicos registados nas profundezas de Marte apontam agora para outra realidade.

«Tradicionalmente, considerava-se que uma crosta complexa, rica em sílica, exigia tectónica de placas e diferenciação magmática impulsionada pela subducção», disse à ScienceAlert o sismólogo da Universidade de Bristol Tobermory Mackay-Champion, que trabalhava na Universidade de Oxford durante o estudo.

«Em vez disso, o nosso estudo sugere que Marte pode formar uma crosta complexa através de sistemas magmáticos transcrustais de longa duração, nos quais o magma proveniente do manto é armazenado, diferenciado, misturado e assimilado na crosta.

«Isto significa que a reciclagem de placas não é a única via para produzir crosta evoluída em planetas rochosos quentes.»

As diferenças entre a Terra e Marte têm sido usadas há muito para analisar o que separa um mundo habitável de outro que não o é.

As crostas planetárias de ambos os mundos desempenharam um papel bastante relevante nessas análises.

A Terra possui placas tectónicas móveis, que por sua vez originam vulcanismo complexo e continentes. Marte não tem placas tectónicas e, por isso, o seu vulcanismo deveria ser relativamente simples.

Mas a NASA enviou a sonda InSight para Marte, onde permaneceu à superfície a monitorizar o interior do planeta em busca de sinais de atividade. Os cientistas não sabiam que intensidade de atividade poderia ser detetada, mas a estação de monitorização sísmica revelou um planeta surpreendentemente ativo.

Em pouco mais de quatro anos, registou 1.319 sismos.

«A habitabilidade poderá ser possível numa gama mais ampla de configurações planetárias do que antes supúnhamos.»

O que os sismos revelam sobre a crosta de Marte

Há algo importante sobre os sismos: as ondas sísmicas alteram a sua forma consoante a composição do material que atravessam. Por isso, podem ser usadas como uma espécie de ecografia à escala de um planeta para descobrir o que existe no seu interior.

Foi precisamente uma incongruência nessa imagem que despertou o interesse de Mackay-Champion e dos seus colegas.

«Reparámos que as velocidades das ondas sísmicas na crosta inferior marciana eram muito superiores ao esperado para uma estrutura crustal simples», explicou.

«Essa discrepância indicava que a crosta inferior tinha uma composição invulgar e merecia uma investigação mais detalhada.»

Estudos anteriores já tinham identificado esta fronteira, mas a sua origem continuava por esclarecer. Mackay-Champion e a equipa colocaram então a questão: e se ela assinalasse o ponto de contacto entre duas camadas rochosas distintas?

O cenário é fácil de imaginar. Num enorme reservatório subterrâneo de magma, os minerais mais pesados afundam-se, enquanto os mais leves sobem.

Com o tempo, os cristais mais densos acumulam-se no fundo e o material fundido restante torna-se mais rico em sílica.

Recorrendo a modelação termodinâmica e a ferramentas estatísticas, os investigadores testaram como a propagação sísmica se comportaria em centenas de combinações diferentes de camadas rochosas.

O único cenário que correspondeu de forma consistente aos dados incluía uma camada inferior inesperadamente espessa de rocha ultramáfica - rica em ferro e magnésio, mas pobre em sílica - e uma camada superior de rocha máfica com maior teor de sílica.

E isso aponta para um sistema subterrâneo de circulação de magma surpreendentemente espesso.

«Explicar uma zona ultramáfica com cerca de 14 quilómetros [8,7 milhas] de espessura na base da crosta exigiu um sistema magmático muito maior do que inicialmente esperávamos», afirmou Mackay-Champion.

InSight e os indícios de magmatismo em Marte

Uma das maiores limitações da InSight era não ser móvel. Depois de se posicionar na Elysium Planitia, em Marte, foi aí que permaneceu. Aliás, continua lá hoje, inativa e sem comunicações desde o fim da sua missão, em 2022.

Isto significa que os investigadores apenas puderam estabelecer limites diretos para a crosta situada sob o local de aterragem. Ainda assim, consideram improvável que estes processos geológicos sejam exclusivos daquela zona.

Uma fronteira sísmica semelhante já tinha sido identificada a milhares de quilómetros da sonda InSight. Além disso, as evidências minerais encontradas em várias regiões do planeta reforçam a hipótese de magmatismo evoluído.

«Em conjunto, estas observações sugerem que os processos de diferenciação crustal identificados sob a InSight podem ter atuado em vastas regiões de Marte», disse Mackay-Champion.

O que a atividade geológica de Marte significa para a habitabilidade

A possibilidade de uma atividade magmática generalizada em Marte também pode alterar a forma como pensamos sobre a habitabilidade noutros mundos.

Considera-se que o sistema tectónico da Terra é um elemento fundamental para criar e manter as condições necessárias à vida. Se Marte conseguiu desenvolver uma crosta complexa através de outro processo geológico, essa premissa poderá ter de ser reavaliada.

«O nosso estudo sugere que processos essenciais associados à habitabilidade - incluindo a diferenciação crustal, o magmatismo de longa duração, a circulação de voláteis, a transferência sustentada de calor e a formação de ambientes quimicamente diversos - podem ocorrer sem tectónica de placas semelhante à da Terra», explicou Mackay-Champion.

«Isto alarga os tipos de planetas capazes de sustentar ambientes habitáveis, incluindo aqueles que anteriormente foram descartados com base no seu tamanho ou na aparente ausência de atividade tectónica.»

Isto não significa que Marte seja, ou tenha sido, habitável. Mas sugere que os processos geológicos associados a mundos habitáveis poderão ser mais comuns do que se pensava.

«A habitabilidade poderá ser possível numa gama mais ampla de configurações planetárias do que antes supúnhamos», afirmou Mackay-Champion.

Embora não existam atualmente provas confirmadas de vulcanismo em curso à superfície de Marte, o planeta poderá ainda reservar surpresas. As observações da InSight ao interior marciano indicam que uma pluma do manto poderá estar a subir sob a Elysium Planitia.

Mais recentemente, observações gravimétricas sugerem que uma pluma semelhante poderá estar ativa sob a região de Tharsis.

Este novo resultado indica que, longe de ser um planeta morto, Marte poderá ter uma história intensa de atividade, mais profunda e prolongada do que alguma vez imaginámos.

«A maior mudança é que Marte já não parece um planeta moldado sobretudo por vulcanismo basáltico simples e pelo arrefecimento sob uma tampa estagnada», disse Mackay-Champion.

«A parte mais entusiasmante é que isto oferece um mecanismo universal para formar crosta evoluída em planetas rochosos quentes sem tectónica de placas e alarga os tipos de planetas que poderiam sustentar ambientes habitáveis.

«Nesse sentido, Marte torna-se um exemplo de um processo planetário muito mais amplo.»

A investigação foi publicada na Nature Astronomy.