Uma tempestade de areia em Marte preservada na pedra

Marte hoje parece seco, frio e quase sem atmosfera - mas as rochas continuam a guardar vestígios de um passado muito diferente. Um novo estudo registou algo invulgarmente preciso: os restos fossilizados de uma única tempestade de areia, congelados na rocha durante milhares de milhões de anos.

Em vez de meros indícios gerais sobre o clima, estas camadas onduladas preservam um instante no tempo e mostram como o vento deslocava a areia quando as condições no planeta eram outras.

Esse retrato oferece aos cientistas um dos testes diretos mais nítidos até agora sobre a espessura que a atmosfera de Marte já teve - e sobre o tempo durante o qual poderá ter sido capaz de sustentar água líquida à superfície.

Uma tempestade de areia em Marte presa no tempo

Na rocha com 3,6 mil milhões de anos da cratera Gale, a descoberta surge sob a forma de camadas onduladas que sobem acentuadamente em vez de se acomodarem em faixas mais planas.

Ao seguir estas cristas, Steven Banham, do Imperial College London, mostrou que ventos fortes empilharam a areia mais depressa do que as ondulações conseguiam deslocar-se.

O mesmo padrão inclinado repete-se em seis conjuntos de rocha, conservando uma tempestade de areia de curta duração na pedra, e não um longo borrão de condições a mudar.

Isso torna este afloramento mais do que uma curiosidade visual, porque a atmosfera necessária para formar estas camadas exige agora uma explicação mais rigorosa.

Como Marte moldou estas ondulações

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

Neste caso, o ar em movimento rápido terá varrido uma encosta ou a borda de uma duna, abrandado logo após a crista e depositado areia rapidamente no local.

Cada nova crista subiu sobre a anterior, fixando no registo rochoso a direção do vento à medida que as camadas engrossavam. Como as cristas se inclinam para norte, os ventos da tempestade que as construíram terão vindo, muito provavelmente, do sul.

Este processo de formação liga-se diretamente a uma questão maior sobre o próprio Marte. Hoje, a atmosfera do planeta é extremamente ténue, contendo menos de 1% da pressão à superfície da Terra.

Nessas condições, poeira fina ainda pode viajar longas distâncias, mas os 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 teria alterado esse equilíbrio. Uma pressão do ar mais elevada poderia ter transportado a areia com maior facilidade e sustentado o tipo de acumulação rápida observada nestas ondulações.

É por isso que este afloramento aponta para lá de uma única tempestade de areia e entra na história mais ampla de como Marte terá outrora mantido uma atmosfera mais espessa.

Uma tempestade de areia capturada no tempo

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

É isso que faz esta descoberta sobressair. Mesmo na Terra, camadas onduladas tão inclinadas como estas raramente se preservam com este nível de detalhe.

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

As camadas rochosas também revelam como essa tempestade se desenrolou. As medições sugerem que um conjunto de ondulações pode ter-se formado em apenas 6 a 20 minutos, enquanto o sistema de tempestade maior terá durado horas.

Entre as camadas fortemente empilhadas, faixas mais planas assinalam períodos mais calmos, quando os ventos enfraqueciam ou faziam uma pausa antes da chegada da próxima rajada. Em vez de um único golpe contínuo, a rocha regista uma tempestade de areia que pulsou ao longo do tempo.

Em conjunto, essa combinação de raridade e temporalidade torna o afloramento um dos instantâneos mais nítidos até hoje do tempo meteorológico marciano antigo.

Pistas da cratera Gale

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

Neste local, o veículo encontrou a Formação Mirador, rica em sais, onde dominam depósitos criados pelo vento em vez de sinais claros de água corrente. Esse cenário sugere que a paisagem já estava a tornar-se seca e com aspeto desértico quando a tempestade aconteceu.

Ainda assim, o planeta continuava a ter vento ativo e sedimentos soltos suficientes para gerar uma poderosa tempestade de areia, acrescentando mais uma peça ao retrato de um mundo em transição.

Nem toda a gente concorda

Nem todos aceitam que uma atmosfera mais espessa seja a única explicação para estas formas invulgares das ondulações.

Marte tem menos gravidade 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 ténue do que o esperado.

Essa incerteza significa que a descoberta ainda não permite, por si só, resolver a questão da pressão atmosférica do passado de Marte.

Serão necessários mais exemplos noutros locais para confirmar se esta tempestade reflete condições locais ou um padrão planetário mais amplo. Até lá, uma tempestade de areia preservada continua a ser uma pista convincente - mas não a resposta final.

A pressão mudou tudo

Um ar mais denso não só moveria a areia com mais facilidade, como também tornaria a água líquida mais difícil de ferver 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.

Esse longo declínio enquadra as camadas onduladas como uma pista pequena, mas muito clara, de um mundo que mudou profundamente.

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

O que os cientistas procuram a seguir

Os investigadores têm agora um novo indicador da pressão atmosférica antiga que está diretamente na rocha, e não apenas em reconstruções informáticas.

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

Conjuntos semelhantes de ondulações noutros locais poderão mostrar se este episódio foi local, regional ou parte de um padrão climático mais vasto. À medida que o Curiosity continua a avançar, o argumento de que existiu um planeta outrora mais denso e mais húmido dependerá de mais rochas estarem de acordo.

Limites de pressão mais precisos irão afinar os modelos sobre a rapidez com que Marte perdeu atmosfera e durante quanto tempo a água à superfície sobreviveu. Esse trabalho futuro depende da descoberta de mais registos de tempestades de areia, porque um único afloramento impressionante não consegue, sozinho, sustentar todo o argumento.

Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech/MSSS