A água é onipresente na Terra – cerca de 70% da superfície da Terra é coberta por ela. A água está no ar, na superfície e dentro das rochas. Evidência geológica sugere que a água tem estado estável na Terra desde cerca de 4,3 bilhões de anos atrás.
A história da água no início de Marte é menos certa. Determinar quando a água apareceu pela primeira vez, onde e por quanto tempo são questões candentes que motivam Exploração de Marte. Se Marte já foi habitávelalguma quantidade de água foi necessária.
Os meus colegas e eu estudámos o mineral zircão num meteorito de Marte e encontrámos evidências de que a água estava presente quando o cristal de zircão se formou, há 4,45 mil milhões de anos. Nossos resultados, publicados no diário Avanços da Ciênciapode representar a evidência mais antiga de água em Marte.
Um Planeta Vermelho Molhado
Há muito que se reconhece que a água desempenhou um papel importante no início da história marciana. Para colocar os nossos resultados num contexto mais amplo, vamos primeiro considerar o que significa “Marte primitivo” em termos da escala temporal geológica marciana e depois considerar as diferentes formas de procurar água em Marte.
Tal como a Terra, Marte formou-se há cerca de 4,5 mil milhões de anos. A história de Marte tem quatro períodos geológicos. Estes são o Amazônico (de hoje até 3 bilhões de anos), o Hesperiano (3 bilhões a 3,7 bilhões de anos atrás), o Noé (3,7 bilhões a 4,1 bilhões de anos atrás) e o Pré-Noé (4,1 bilhões a cerca de 4,5 bilhões de anos atrás). atrás).
A evidência de água em Marte foi relatada pela primeira vez na década de 1970, quando Nave espacial Mariner 9 da NASA capturou imagens de vales de rios na superfície marciana. Missões orbitais posteriores, incluindo Pesquisador World da Mars e Marte Expressodetectaram a presença generalizada de minerais argilosos hidratados na superfície. Eles precisariam de água.
Os vales dos rios marcianos e os minerais argilosos são encontrados principalmente em terrenos de Noé, que cobrem cerca de 45% de Marte. Além disso, orbitadores também encontraram grandes canais de inundação—chamados canais de saída—em terrenos Hesperianos. Estes sugerem a presença de água na superfície de curta duração, talvez proveniente da libertação de águas subterrâneas.
A maioria dos relatos de água em Marte ocorre em materiais ou terrenos com mais de 3 bilhões de anos. Mais recentemente, não há muitas evidências de água líquida estável em Marte.
Mas e durante o Pré-Noé? Quando a água apareceu pela primeira vez em Marte?
Uma janela para Marte pré-Noé
Existem três maneiras de caçar água em Marte. A primeira é usar observações da superfície feitas por espaçonaves em órbita. A segunda é usar observações terrestres, como as obtidas pelos rovers de Marte.
A terceira forma é estudar meteoritos marcianos que pousaram na Terra, que foi o que fizemos.
Na verdade, o único materials pré-Noé que temos disponível para estudar diretamente é encontrado em meteoritos de Marte. Um pequeno número de todos os meteoritos que pousaram na Terra vieram do nosso planeta vizinho.
Um subconjunto ainda menor desses meteoritos, que se acredita ter sido ejetado de Marte durante um único impacto de asteroidecontém materials pré-Noé.
O “garoto propaganda” deste grupo é um rock extraordinário chamado NWA7034, ou Black Magnificence.
Black Magnificence é um famoso meteorito marciano feito de materials de superfície fragmentado, ou regolito. Além de fragmentos de rocha, contém zircões que se formaram entre 4,48 bilhões e 4,43 bilhões de anos atrás. Estas são as peças mais antigas de Marte conhecidas.
Ao estudar oligoelementos num destes zircões antigos, encontrámos evidências de processos hidrotérmicos – o que significa que foram expostos a água quente quando se formaram num passado distante.
Oligoelementos, água e uma conexão com depósitos de minério
O zircão que estudamos é 4,45 bilhões de anos. Dentro dele, ferro, alumínio e sódio são preservados em padrões abundantes como camadas concêntricas, semelhantes a uma cebola.
Esse padrão, denominado zoneamento oscilatório, indica que a incorporação desses elementos ao zircão ocorreu durante sua história ígnea, no magma.
O problema é que o ferro, o alumínio e o sódio normalmente não são encontrados no zircão ígneo cristalino – então como é que estes elementos acabaram no zircão marciano?
A resposta é água quente.
Nas rochas da Terra, é raro encontrar zircão com padrões de zoneamento de crescimento para elementos como ferro, alumínio e sódio. Um dos únicos lugares onde foi descrito é de Barragem Olímpica no sul da Austrália, um depósito gigante de cobre, urânio e ouro.
Os metais em locais como a Barragem Olímpica foram concentrados por sistemas hidrotérmicos (água quente) que se deslocam através das rochas durante o magmatismo.
Os sistemas hidrotérmicos se formam em qualquer lugar onde a água quente, aquecida por sistemas de encanamento vulcânicos, se transfer através das rochas. Gêiseres espetaculares em lugares como Parque Nacional de Yellowstone nos Estados Unidos se formam quando a água hidrotermal entra em erupção na superfície da Terra.
Encontrar um zircão hidrotérmico marciano levanta a intrigante possibilidade de formação de depósitos de minério no início de Marte.
Estudos anteriores propuseram um Marte úmido pré-Noé. Razões incomuns de isótopos de oxigênio em um zircão marciano de 4,43 bilhões de anos foram anteriormente interpretadas como evidência de uma hidrosfera inicial. Foi até sugerido que Marte pode ter tido uma oceano world primitivo 4,45 bilhões de anos atrás.
O panorama geral do nosso estudo é que os sistemas hidrotermais magmáticos estavam activos durante a formação inicial da crosta de Marte, há 4,45 mil milhões de anos.
Não está claro se isso significa que as águas superficiais estavam estáveis neste momento, mas achamos que é possível. O que está claro é que a crosta de Marte, tal como a da Terra, tinha água emblem após a sua formação – um ingrediente necessário para a habitabilidade.
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Crédito da imagem: JPL-Caltech/NASA