Os sulcos estranhos e serpenteantes gravados nas dunas de Marte começam, finalmente, a revelar como se formam.
Novas experiências indicam que estas marcas são talhadas por um processo explosivo de sublimação de gelo seco (gelo de CO₂): o bloco avança pela encosta como se escavasse por baixo da superfície, e vai expulsando areia à sua passagem. Com estes resultados, passa a ser possível explicar, de uma só vez, todas as particularidades destas linhas ondulantes e enigmáticas observadas no planeta vermelho.
“Senti-me como se estivesse a ver os vermes de areia do filme Duna”, comenta a cientista da Terra Lonneke Roelofs, da Universidade de Utrecht, nos Países Baixos.
Sulcos nas dunas de Marte: o enigma que começou em 1999
Os sulcos que descem pelas dunas arenosas de Marte intrigam os investigadores desde que foram identificados, pela primeira vez, em 1999. Numa fase inicial, a formação destas estruturas foi associada a escoamentos sazonais de água. No entanto, tal como hoje se compreende, não há evidências de água líquida a correr à superfície marciana - e também não é provável que surjam provas desse tipo num futuro próximo.
A mudança de perspectiva ganhou força em 2013, quando foi demonstrada uma explicação alternativa: estas pequenas ravinas e canais poderiam resultar de gelo de dióxido de carbono (CO₂) - o chamado gelo seco - a sublimar enquanto deslizava encosta abaixo.
Ensaios iniciais mostraram que o mecanismo fazia sentido, mas havia um problema importante: as experiências não conseguiam reproduzir todas as características vistas nas estruturas marcianas, sobretudo a sinuosidade semelhante a uma serpente.
Câmara marciana e gelo seco (CO₂): como a equipa recriou as condições de Marte
Roelofs e os seus colegas não ficaram satisfeitos com essa lacuna. Em trabalhos anteriores, tinham usado a câmara de Marte da Universidade Aberta do Reino Unido - um ambiente selado que simula condições marcianas - para demonstrar como o CO₂ pode provocar escoamentos de massa em paredes íngremes de crateras.
Para resolver o caso específico dos sulcos nas dunas, a equipa regressou a essa câmara experimental. Depois de ajustar o equipamento para imitar o ar muito rarefeito e frio de Marte, os investigadores largaram blocos de gelo seco sobre encostas de areia, variando: - a inclinação da vertente, - e o tamanho dos grãos de areia,
enquanto registavam tudo com câmaras de alta velocidade.
Os resultados foram claros. Em encostas com inclinação superior a 25°, o gelo deslocava-se sobre uma almofada de gás, deixando um rasto pouco nítido - tal como já tinha sido observado em testes anteriores. Porém, quando a inclinação era mais suave, abaixo de 22,5°, o bloco enterrava-se parcialmente na areia.
E foi precisamente nessa situação, com o gelo seco parcialmente soterrado, que a sublimação passou a ejectar a areia de forma balística, criando as mesmas assinaturas geomorfológicas que se observam nos sulcos de Marte.
As marcas “impossíveis” de reproduzir - agora replicadas
As estruturas obtidas - que até aqui nunca tinham sido reproduzidas na Terra - incluíam: - a sinuosidade do trajecto, - diques laterais (levées) altos e bem definidos, - e uma pequena bolsa no final do rasto.
“Experimentámos várias configurações, simulando uma vertente de duna com diferentes ângulos de inclinação. Largámos um bloco de gelo de CO₂ a partir do topo e observámos o que acontecia”, explica Roelofs.
“Depois de encontrarmos a inclinação certa, vimos finalmente o que procurávamos: o bloco começou a escavar a encosta e a deslocar-se para baixo como uma toupeira a escavar - ou como os vermes de areia de Duna. Foi muito estranho de ver!”
Porque é que o gelo seco explode a areia: a física da sublimação sob o bloco
O gelo seco é translúcido, o que significa que a radiação óptica e infravermelha não se limita a reflectir na superfície: consegue penetrar no interior do gelo. Já a areia ou a rocha por baixo do bloco é mais escura, absorvendo mais radiação e voltando a emiti-la sob a forma de energia térmica (radiação infravermelha).
Como o bloco de gelo está por cima, esse calor fica, em grande parte, retido. A face inferior do gelo aquece e passa directamente ao estado gasoso - a sublimação. Sem uma via de escape fácil, o gás acumula-se até rebentar para o exterior, projectando a areia envolvente com força considerável.
Escalar para Marte: gravidade, blocos maiores e distâncias de projecção
Para verificar se o que foi observado em laboratório podia, à escala do planeta, gerar sulcos equivalentes aos que se veem em Marte, a equipa recorreu a simulações que incorporaram dois factores essenciais: - blocos de gelo maiores do que os usados na câmara, - e a gravidade marciana.
Os cálculos mostraram que blocos em sublimação com até 1 metro de espessura conseguem projectar areia até cerca de 13 metros em Marte, o que permite reproduzir facilmente os sulcos observados. Estes resultados também ajudam a esclarecer um detalhe importante: estas estruturas surgem apenas em vertentes de grão fino, precisamente porque é nessas condições que o mecanismo funciona de forma eficaz.
De onde vêm os blocos: CO₂ no inverno, ruptura na primavera e a cavidade final
A atmosfera de Marte é rica em CO₂. Durante o inverno, esse dióxido de carbono pode condensar e formar uma cobertura de gelo em campos de dunas de latitudes médias, atingindo uma espessura de até 70 centímetros.
“Na primavera, esse gelo começa a aquecer e a sublimar. Os últimos vestígios ficam no lado sombreado do topo das dunas, e é aí que os blocos se desprendem quando a temperatura sobe o suficiente”, afirma Roelofs.
Quando os blocos chegam ao fundo da encosta e deixam de se mover, o gelo continua a sublimar até que todo o CO₂ se evapore. O resultado final é uma depressão oca na areia, na base da duna.
O que isto muda na leitura do relevo marciano
Com este mecanismo, torna-se mais sólido interpretar muitos sulcos das dunas como fenómenos sazonais associados ao ciclo do CO₂, sem necessidade de invocar água líquida à superfície. Além disso, esta explicação encaixa naturalmente na distribuição geográfica das formas: campos de dunas em latitudes médias, com condições térmicas e granulometria favoráveis, são locais onde a dinâmica do gelo seco pode manifestar-se com maior intensidade.
Outra consequência prática é orientar melhor as observações orbitais: ao relacionar a formação dos sulcos com sombras, épocas do ano e espessuras prováveis de gelo, é possível planear campanhas de monitorização mais eficazes e distinguir alterações recentes de marcas mais antigas, ajudando a reconstruir a actividade superficial contemporânea de Marte.
Próximos passos: blocos maiores e novas areias
A equipa pretende agora avançar com experiências que envolvam blocos de gelo ainda maiores e outros tipos de areia, para perceber como a variação dos parâmetros altera o padrão de escavação e deposição.
“Marte é o nosso vizinho mais próximo. É o único planeta rochoso perto da ‘zona verde’ do nosso Sistema Solar - a distância certa ao Sol para que a água líquida possa existir, um pré-requisito para a vida. Assim, questões sobre a origem da vida e sobre a possível vida extraterrestre podem ser esclarecidas aqui”, conclui Roelofs.
“Além disso, investigar como se formam estruturas paisagísticas noutros planetas é uma forma de sair dos modelos com que pensamos a Terra. Isso permite colocar perguntas um pouco diferentes e, por sua vez, alcançar novos conhecimentos sobre processos que também ocorrem no nosso planeta.”
A investigação foi publicada na revista Cartas de Investigação Geofísica.
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