Novos dados do rover Perseverance da NASA apontam agora para uma versão de Marte muito menos semelhante a um deserto gelado e muito mais parecida com um mundo quente, húmido e lavado pela chuva. Em rochas claras dispersas no interior da cratera Jezero, os cientistas identificaram assinaturas químicas que, na Terra, estão habitualmente associadas a solos tropicais.
Uma estranha mancha branca no planeta vermelho
Desde 2021, o Perseverance percorre a cratera Jezero, uma bacia com 45 quilómetros de largura que, em tempos, abrigou um lago permanente. Entre os basaltos escuros e poeirentos e as areias ferruginosas, as câmaras do rover começaram a revelar algo claramente deslocado do contexto: pequenas pedras quase brancas, soltas à superfície.
Estas «rochas flutuantes», como os geólogos designam fragmentos deslocados, apresentavam uma combinação mineral muito diferente da habitual em Marte. Os espectrómetros transportados pelo rover, incluindo o SuperCam e o Mastcam-Z, mostraram que o material claro é rico em caulinite, uma argila dominada por alumínio.
A caulinite na Terra forma-se normalmente em locais onde temperaturas elevadas e chuvas intensas lavam e removem o solo de forma persistente durante longos períodos.
No nosso planeta, esta argila acumula-se geralmente em solos tropicais ou subtropicais profundamente alterados, onde a água da chuva atravessa a rocha, dissolvendo e arrastando a maioria dos elementos. O ferro e o magnésio são removidos; o alumínio permanece e concentra-se. O resultado é um material fino e esbranquiçado, usado na Terra em produtos que vão da porcelana ao papel brilhante.
A descoberta deste tipo de argila numa antiga bacia lacustre marciana questiona seriamente a imagem há muito aceite de um Marte primitivo maioritariamente frio e seco, com apenas episódios esporádicos de água proveniente do degelo.
Indícios de um clima quente, húmido e duradouro
O que a química revela sobre o clima marciano antigo
No novo estudo, os investigadores compararam as rochas marcianas, incluindo uma amostra particularmente marcante chamada «Chignik», com solos antigos bem conhecidos na Terra. Foram analisados paleossolos da Califórnia do Eoceno, com cerca de 55 milhões de anos, e da Formação Hekpoort, na África do Sul, datada de há 2,2 mil milhões de anos.
A semelhança entre as amostras terrestres e as rochas de Jezero parece notável. Os espectros infravermelhos apresentam padrões de absorção semelhantes, produzidos por grupos hidroxilo ligados ao alumínio. A composição química global confirma essa interpretação: muito alumínio, ferro em quantidades muito reduzidas e titânio elevado.
O teor de titânio de Chignik atinge cerca de 1,4% de TiO₂, um valor normalmente associado a uma alteração intensa e prolongada pela chuva, e não a episódios curtos de origem vulcânica ou hidrotermal.
O titânio quase não se desloca na água, pelo que se vai acumulando à medida que outros elementos são lixiviados. Este padrão corresponde a solos alterados que suportaram desde anos até milhões de anos de precipitação intensa. Sistemas hidrotermais, como os existentes em torno de nascentes termais, também podem formar caulinite, mas tendem a conservar níveis mais elevados de elementos móveis, como sódio e potássio, que aqui estão em grande medida ausentes.
Outro indício está no baixo teor total de ferro, inferior a 1% em algumas amostras. A lixiviação profunda provocada por águas subterrâneas com níveis variáveis terá provavelmente mobilizado o ferro, deixando zonas claras quase desprovidas de minerais metálicos. Na Terra, perfis deste género desenvolvem-se em climas onde a precipitação ultrapassa frequentemente 1 000 milímetros por ano.
Para sustentar um clima assim, Marte teria de possuir um ciclo hidrológico robusto: água líquida à superfície, evaporação, nuvens e chuva regular ou degelo de neve. Este cenário pressupõe uma atmosfera mais espessa e um aquecimento por efeito de estufa mais forte do que o ar ténue e gélido que o Perseverance encontra actualmente.
Até que ponto o Marte antigo poderia ser tropical?
«Tropical» em Marte não significa palmeiras e praias. O termo descreve a intensidade da alteração química, e não uma paisagem com vegetação tropical. Ainda assim, os números sugerem condições surpreendentemente próximas de alguns dos ambientes mais quentes e húmidos da Terra.
- Água líquida persistente à superfície, e não apenas breves episódios de degelo
- Temperaturas provavelmente acima do ponto de congelação durante longas estações, possivelmente durante todo o ano em algumas regiões
- Chuvas frequentes ou duradouras, suficientemente intensas para remover enormes quantidades de rocha
- Rios activos a alimentar um lago estável no interior da cratera Jezero
Esta combinação teria remodelado as paisagens locais, escavado canais e transformado lentamente a rocha vulcânica de base em espessos mantos de alteração. Os fragmentos de caulinite que o Perseverance estuda actualmente poderão ser partes desprendidas desses antigos solos, erodidos durante muito tempo.
De onde vieram as rochas brancas?
Uma questão continua por resolver: o Perseverance ainda não identificou um afloramento sólido de caulinite no local onde esta se formou. Em vez disso, as pedras claras estão dispersas, o que indica que terão viajado a partir da sua origem.
Dois cenários principais para o seu percurso
| Cenário | Mecanismo | Indícios principais |
|---|---|---|
| Transporte fluvial | Rios antigos transportaram material rico em caulinite para o lago de Jezero | Assinaturas de caulinite ao longo de canais fósseis como Neretva Vallis |
| Redistribuição por impacto | Impactos de meteoritos ejectaram fragmentos de uma fonte distante de caulinite | Blocos de brecha e pedregulhos claros dispersos perto das margens da cratera |
Os dados do instrumento CRISM, a bordo do Mars Reconnaissance Orbiter, reforçam ambas as hipóteses. Revelam manchas com assinaturas espectrais semelhantes às da caulinite no fundo sudoeste de Jezero, a apenas alguns quilómetros do trajecto do Perseverance. Estes afloramentos, que surgem frequentemente como blocos claros de brecha, podem ser os últimos vestígios de uma camada de caulinite mais espessa que em tempos cobriu uma área maior.
Mais longe, regiões de Nili Planum exibem sequências estratificadas de argilas, com unidades ricas em alumínio posicionadas acima de argilas de magnésio. Esta disposição vertical aponta para um longo período de mudança das condições à superfície: primeiro, um ambiente mais neutro e talvez mais frio, que formou argilas de magnésio; depois, uma fase mais quente e húmida, que intensificou a lixiviação e originou argilas de alumínio, como a caulinite.
O que isto significa para a água e a habitabilidade marcianas
As argilas como armadilha sem retorno para a água marciana
A caulinite não se limita a registar a presença de água; também a retém. A sua estrutura cristalina fixa grupos hidroxilo e água entre camadas, que só são libertados quando o material é aquecido a centenas de graus Celsius. Algumas amostras de Jezero ainda apresentam uma banda de hidratação próxima de 1,9 micrómetros, indicando que nunca foram aquecidas muito acima de cerca de 450 °C.
Se grandes extensões do Marte antigo passaram por uma caulinização semelhante, enormes volumes de água poderão estar agora retidos sob forma mineral, removidos permanentemente da atmosfera.
Ao contrário da Terra, Marte parece não ter tectónica de placas. Não existe uma reciclagem em grande escala de rochas hidratadas para o manto, nem uma libertação contínua dessa água através de vulcões. Depois de ficar presa nas argilas, a água marciana tende a permanecer aí, enquanto a atmosfera restante escapa lentamente para o espaço sob a acção da radiação solar e da fraca gravidade do planeta.
Este processo poderá ter contribuído para transformar Marte de um mundo mais húmido, com uma atmosfera mais espessa, no planeta frio e desértico que observamos hoje. As mesmas reacções químicas que tornaram o clima temporariamente favorável a rios correntes podem também ter consolidado a aridez do planeta a longo prazo.
Uma janela para potenciais habitats de vida
As condições que dão origem à caulinite - água líquida, acidez moderada e oxigénio dissolvido - correspondem bem a ambientes onde os micróbios podem prosperar. Na Terra, os solos tropicais profundamente alterados acolhem ecossistemas microbianos ricos, que fazem circular carbono, azoto e metais.
Em Jezero, esses solos teriam permanecido perto da superfície, em contacto com a atmosfera, os rios e a água do lago. Ofereceriam poros, superfícies minerais e gradientes químicos que os micróbios utilizam frequentemente como fontes de energia. As argilas também tendem a aprisionar moléculas orgânicas e a protegê-las da radiação, tornando-se alvos prioritários na procura de eventuais bioassinaturas antigas.
O Perseverance já armazenou várias amostras cilíndricas de rocha para uma futura campanha Mars Sample Return. Estudos laboratoriais na Terra poderão medir a composição isotópica detalhada do hidrogénio, do oxigénio e de outros elementos presentes na caulinite. Pequenas variações nestas proporções podem indicar durante quanto tempo a água permaneceu no local, como as temperaturas mudaram e se algum carbono orgânico interagiu com a argila enquanto esta se formava.
O que se segue para os investigadores do clima de Marte
A história da caulinite de Jezero integra-se directamente num esforço mais amplo para reconstruir a história climática de Marte com o mesmo rigor aplicado aos registos climáticos antigos da Terra. Os investigadores estão agora a desenvolver modelos numéricos que combinam os novos dados minerais com a física atmosférica. Estes modelos avaliam que gases com efeito de estufa, comportamentos das nuvens e configurações orbitais conseguiriam manter chuva intensa e temperaturas quentes há três mil milhões de anos.
Em paralelo, os responsáveis pelo planeamento de missões consideram outras regiões ricas em argilas como futuros locais de aterragem. Áreas onde argilas ricas em alumínio e magnésio se sobrepõem em camadas, como em Nili Planum, fornecem uma espécie de estratigrafia climática: um registo em camadas das mudanças nas condições à superfície ao longo de centenas de milhões de anos. Um rover capaz de subir de uma camada para a seguinte percorreria, na prática, diferentes capítulos da história meteorológica marciana.
Para quem acompanha os voos espaciais tripulados, esta investigação transmite também uma mensagem mais discreta. Qualquer missão tripulada a Marte dependerá de fontes locais de água, nem que seja apenas para fins industriais. Minerais hidratados como a caulinite contêm água que, em princípio, poderia ser extraída através de aquecimento. O processo exigiria muita energia, mas numa região onde o gelo à superfície é escasso, as argilas alteradas poderão tornar-se parte do conjunto de recursos que mantém os astronautas vivos longe de casa.
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