Relíquias em Marte de uma antiga tempestade de areia indicam ventos semelhantes aos da Terra

Hoje, Marte parece um deserto gelado e quase sem ar - mas as rochas continuam a guardar sinais de um passado bem diferente. Um novo estudo identificou algo invulgarmente preciso: os vestígios fossilizados de uma única tempestade de areia, preservados na pedra há milhares de milhões de anos.

Em vez de pistas gerais sobre o clima, estas camadas em forma de ondulações registam um instante específico, mostrando como o vento transportava areia em condições que já não existem no planeta.

Esse “fotograma” dá aos cientistas um dos testes diretos mais claros até agora sobre quão densa era a atmosfera marciana - e durante quanto tempo poderá ter sido capaz de manter água líquida à superfície.

A sandstorm locked in time

Em rocha com 3,6 mil milhões de anos dentro da cratera Gale, a descoberta surge como camadas onduladas que sobem de forma acentuada, em vez de assentarem em faixas mais planas.

Ao seguir essas cristas, Steven Banham, do Imperial College London, mostrou que ventos fortes acumularam areia para baixo mais depressa do que as ondulações conseguiam migrar.

O mesmo padrão íngreme repete-se em seis “pacotes” de rocha, preservando uma tempestade de areia de curta duração na pedra, e não um longo borrão de condições a mudar continuamente.

Isso faz deste afloramento mais do que uma curiosidade visual, porque a atmosfera necessária para criar estas camadas exige agora uma explicação mais cuidadosa.

How Mars shaped these ripples

Os geólogos chamam a estas estruturas ondulações de escalada supercrítica - camadas de areia empilhadas de forma acentuada, que se formam quando o material chega mais depressa do que as cristas conseguem deslocar-se.

Neste caso, ar em movimento rápido terá passado por uma encosta ou pela borda de uma duna, abrandado logo após o topo e largado a areia rapidamente no local.

Cada nova crista “subiu” sobre a anterior, fixando a direção do vento na rocha à medida que as camadas engrossavam. Como as cristas inclinam para norte, os ventos da tempestade que as construíram provavelmente vinham do sul.

O processo de formação liga-se diretamente a uma questão maior sobre Marte. Hoje, a atmosfera do planeta é extremamente fina, com menos de 1% da pressão à superfície da Terra.

Nessas condições, poeiras finas ainda podem viajar grandes distâncias, mas grãos de areia mais pesados são muito mais difíceis de levantar, porque o ar simplesmente não empurra com força suficiente.

Uma atmosfera antiga mais densa mudaria esse equilíbrio. Uma pressão do ar mais elevada poderia transportar areia com maior facilidade e sustentar a rápida acumulação observada nestas ondulações.

É essa ligação que faz este afloramento apontar para lá de uma única tempestade de areia e entrar na história mais ampla de como Marte já teve uma atmosfera mais espessa.

A sandstorm captured in time

A maioria das camadas rochosas moldadas pelo vento mistura muitos eventos diferentes. As dunas deslocam-se, erodem e voltam a formar-se ao longo de longos períodos, o que torna difícil isolar um momento único.

É isso que faz esta descoberta sobressair. Mesmo na Terra, camadas íngremes de ondulações como estas raramente ficam preservadas com tanto detalhe.

“Preservámos um instante no tempo geológico”, disse Banham, sublinhando como é raro uma tempestade de areia sobreviver transformada em pedra.

As camadas também mostram como a tempestade se desenrolou. As medições sugerem que um conjunto de ondulações pode ter-se formado em apenas seis a 20 minutos, enquanto o sistema de tempestade maior terá durado horas.

Entre as camadas empilhadas de forma íngreme, faixas mais planas apontam para períodos mais calmos, quando os ventos enfraqueciam ou paravam antes de chegar a próxima rajada. Em vez de uma única explosão contínua, a rocha regista uma tempestade que ocorreu em pulsos.

No conjunto, essa combinação de raridade e precisão temporal faz deste afloramento uma das imagens mais nítidas até agora do tempo antigo em Marte.

Clues from Gale crater

Desde a aterragem em 2012, o Curiosity tem explorado a cratera Gale, lendo a história ambiental de Marte camada a camada.

Neste local, o rover alcançou a formação Mirador, rica em sais, onde predominam depósitos construídos pelo vento, em vez de sinais claros de água a fluir. Esse contexto sugere que a paisagem já estava a tornar-se seca e desértica quando a tempestade ocorreu.

Ainda assim, o planeta mantinha ventos ativos e sedimentos soltos suficientes para gerar uma tempestade de areia poderosa, acrescentando mais uma peça ao retrato de um mundo em transição.

Not the only explanation

Nem todos concordam que uma atmosfera mais espessa seja a única explicação para estas formas de ondulação pouco comuns.

Marte tem gravidade mais baixa do que a Terra, e os seus grãos de areia podem comportar-se de forma diferente nessas condições. Alguns investigadores defendem que ondulações íngremes poderiam formar-se mesmo com um ar mais rarefeito do que se espera.

Essa incerteza significa que, por si só, a descoberta ainda não resolve a questão da pressão atmosférica antiga de Marte.

Serão necessários mais exemplos noutros locais para confirmar se esta tempestade reflete condições locais ou um padrão mais abrangente do planeta. Até lá, uma tempestade preservada continua a ser uma pista forte - mas não a resposta final.

Pressure changed everything

Um ar mais denso não só moveria areia com maior facilidade, como também tornaria mais difícil a água líquida ferver, evaporar-se rapidamente ou congelar.

Grande parte da atmosfera inicial de Marte acabou por escapar para o espaço, deixando condições mais frias e um efeito de estufa mais fraco.

Essa longa perda enquadra estas camadas de ondulações como uma pista pequena, mas incisiva, de um mundo que mudou profundamente.

Cada nova estimativa de pressão ajuda os cientistas a avaliar quando a água à superfície poderia persistir e quando as condições deixaram de favorecer vida à superfície.

What scientists look for next

Os investigadores têm agora um novo marcador de pressão atmosférica antiga que está diretamente na rocha, e não apenas em reconstruções por computador.

Alguns centímetros de areia em camadas transformaram uma tarde ventosa numa das janelas mais claras até agora para o Marte primitivo.

Pacotes de ondulações semelhantes noutros locais poderão mostrar se este evento foi local, regional ou parte de um padrão climático mais amplo. À medida que o Curiosity continua a avançar, o argumento de um planeta outrora mais denso e mais húmido vai ganhar ou perder força consoante mais rochas contem a mesma história.

Limites de pressão mais rigorosos tornariam mais precisos os modelos sobre a rapidez com que Marte perdeu atmosfera e durante quanto tempo a água à superfície sobreviveu. Esse trabalho futuro depende de encontrar mais registos de tempestades de areia, porque um único afloramento, por mais impressionante que seja, não pode sustentar todo o argumento sozinho.

Image Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS