No início do Sistema Solar, Terra, Vênus e Marte eram potencialmente habitáveis

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Embora Marte seja conhecido como um planeta vermelho e congelado hoje, ele tem todas as evidências que poderíamos pedir de um passado aquoso, que durou aproximadamente os primeiros 1,5 bilhão de anos do Sistema Solar. Poderia ter sido semelhante à Terra, ao ponto de haver vida em Marte, durante o primeiro terço da história do nosso Sistema Solar?

Por Ethan Siegel
Publicado no Medium

Se você pudesse viajar no tempo até os estágios iniciais do Sistema Solar, cerca de 4,5 bilhões de anos atrás, você não encontraria um único mundo amigo da vida, mas três. Vênus, Terra e Marte pareciam muito semelhantes de uma perspectiva planetária, pois todos eles tinham gravidade superficial substancial e atmosferas semelhantes à da Terra em espessura. Havia vulcões, oceanos aquosos e interações complexas que permitiam a esses mundos reter o calor que absorviam do Sol.

Além disso, suas composições atmosféricas eram semelhantes, todas ricas em hidrogênio, amônia, metano, nitrogênio e vapor d’água. Por um tempo, as condições foram favoráveis ​​para a vida surgindo nos três mundos, mas isso não durou. Vênus experimentou um efeito estufa descontrolado, fervendo seus oceanos após talvez 200 milhões de anos. Mas Marte durou muito mais antes de se tornar inóspito: mais de um bilhão de anos. Estas são suas histórias.

As semelhanças primordiais entre os três planetas

Em vez das duas luas que vemos hoje, uma colisão seguida por um disco circunplanetário pode ter dado origem a três luas de Marte. Como a lua maior e mais interna caiu de volta para Marte, apenas duas sobrevivem no momento. Assim como a lua da Terra foi formada por um grande impacto há muito tempo, as luas marcianas também foram.

É notável que mundos tão diferentes uns dos outros possam ter tido histórias semelhantes em seus estágios iniciais. Tanto a Terra quanto Marte provavelmente experimentaram colisões iniciais catastróficas, com a Terra criando nossa Lua e Marte criando três luas, a maior das quais provavelmente caiu em Marte em uma data posterior.

Todos os três mundos – Vênus, Terra e Marte – foram moldados por impactos externos e processos geológicos internos, formaram cadeias de montanhas no topo de extensos planaltos e grandes bacias que se estendiam pelas dramáticas planícies. Eles tinham um interior líquido derretido, o que causou grandes quantidades de erupções vulcânicas, adicionando dióxido de carbono à atmosfera e criando fundos oceânicos relativamente lisos. A água líquida que sobreviveu transformou-se em oceanos de todo o planeta, cobrindo completamente as áreas de planície.

O efeito estufa infernal de Vênus

Uma vista panorâmica da superfície de Vênus fotografada pela sonda Venera 14. A Venera 14 carregava duas câmeras panorâmicas. Esses instrumentos revelaram uma superfície de local de pouso composta de basalto, um tipo de rocha extremamente comum, mas morfologicamente muito mais próxima de rochas sedimentares – plana e em camadas.

Quando você compara Vênus à Terra e Marte, há três diferenças principais: suas distâncias orbitais do Sol, a taxa de suas rotações planetárias e seus tamanhos físicos. A proximidade de Vênus com o Sol provavelmente o condenou no início. Embora Vênus tenha 95% do tamanho da Terra e a distância Vênus-Sol seja 72% da distância Terra-Sol, esse último número se traduz em Vênus recebendo o dobro da energia que a Terra recebe. O vapor d’água na atmosfera de Vênus fez com que o planeta retivesse mais calor do Sol, o que resultou em um aumento adicional na quantidade de vapor d’água atmosférico. Depois de meros 200 milhões de anos, isso levou a um efeito estufa descontrolado, fazendo com que a água da superfície de Vênus fervesse. Um cenário irreversível.

Água líquida no planeta vermelho

A uma distância tão grande do Sol, faria sentido se Marte estivesse completamente congelado. No entanto, sabemos que nem sempre foi assim, como ilustram claramente características como lagos e leitos de rios secos.

Mas a uma distância maior do Sol, Marte parecia ter o problema oposto. Marte é muito menor do que a Terra e mal tem metade do tamanho, mas está 50% mais longe do Sol, o que significa que recebe apenas 43% da entrada de energia que recebemos aqui na Terra. Com uma quantidade tão baixa de energia incidente chegando, você pode pensar que a água líquida seria impossível, e que Marte estaria destinado a ser eternamente congelado.

Felizmente, sabemos sem sombra de dúvida que não foi esse o caso! Há uma tremenda evidência não apenas de água líquida passada em Marte – na forma de rocha sedimentar, esferas de hematita, leitos de rios secos com curvas em arco, etc. – mas também de água líquida atual. Descendo as encostas das paredes da cratera, embora a alegada detecção seja controversa, há fluxos de água que deixam depósitos salgados até hoje.

A atmosfera marciana e o vento solar

O vento solar é irradiado esfericamente para fora do Sol e coloca todos os mundos em nosso Sistema Solar em risco de ter sua atmosfera despojada. Enquanto o campo magnético da Terra está ativo hoje, protegendo nosso planeta dessas partículas que viajam, Marte não tem mais um, e está constantemente perdendo atmosfera até hoje.

Essa evidência nos ensina algo sobre as condições iniciais em Marte: deve ter havido uma atmosfera substancial com um forte efeito estufa, suficiente para manter os oceanos, rios e lagos líquidos na superfície. Ele teve que causar pressões de superfície muito maiores do que a atual fina atmosfera de Marte é capaz, e teve que fazer um trabalho fenomenal de capturar o calor do Sol para evitar que o mundo congelasse.

Essa atmosfera é impossível hoje. O Sol emite um fluxo constante de partículas carregadas conhecidas como vento solar, e elas estão constantemente se chocando com a atmosfera marciana. Como sua gravidade superficial é muito menor do que a da Terra, é fácil expulsar essas partículas atmosféricas de Marte e colocá-las no abismo do espaço interestelar. Graças à missão Mars Maven da NASA, podemos até medir como Marte está perdendo sua atmosfera hoje.

A importância de um núcleo rico em metal

Essas ilustrações em corte da Terra e de Marte mostram algumas semelhanças convincentes entre nossos dois mundos. Ambos têm crostas, mantos e núcleos ricos em metal, mas o tamanho muito menor de Marte significa que ele contém menos calor em geral e o perde em uma taxa maior (por porcentagem) do que a Terra.

É um processo rápido! Pelos nossos cálculos, levaria apenas dezenas de milhões de anos, talvez até cem milhões de anos, para transformar Marte de uma atmosfera semelhante à da Terra em uma incapaz de suportar oceanos líquidos, climas temperados e vida. Então, como Marte conseguiu permanecer em seu estado rico em água por tanto tempo: por cerca de 1,5 bilhão de anos? A resposta está bem abaixo da superfície: no núcleo marciano.

Marte e a Terra têm algumas coisas em comum que são muito importantes: ambos giram em um eixo inclinado, cerca de uma vez a cada 24 horas e contêm núcleos ricos em metal em temperaturas e pressões muito altas.

Por 1,5 bilhão de anos, Marte prosperou

Esta fotografia icônica dos mirtilos marcianos, ou esferas de hematita, foi tirada pelo rover Opportunity nas planícies de Marte. Pensa-se que um passado aquoso levou à formação dessas esférulas, com evidências muito fortes provenientes do fato de que muitas das esférulas se encontram unidas, o que deveria ocorrer apenas se tivessem origem aquosa.

Nos primórdios do Sistema Solar, antes que tanto calor do núcleo marciano fosse irradiado para o espaço, ele provavelmente produziu um campo magnético ativo em torno de Marte, semelhante ao que nosso núcleo cria ao redor da Terra. Essa magnetosfera protegeu o planeta do vento solar, desviando a esmagadora maioria do vento ao redor de Marte, deixando a atmosfera praticamente intocada.

Por cerca de 1,5 bilhão de anos, esse foi o estado das coisas. Marte tinha estações, água líquida, um ciclo climático, marés e os mesmos ingredientes para a vida com os quais a Terra nasceu. Sabemos que a vida se estabeleceu na Terra dentro de algumas centenas de milhões de anos, no máximo, e Marte teve pelo menos seis vezes essa duração quando era um mundo rico em oceanos. A possibilidade de vida em Marte, nessa época, atraente.

A destruição da magnetosfera marciana

Sem a proteção de um campo magnético ativo, o vento solar atinge constantemente a atmosfera de Marte, fazendo com que uma parte das partículas atmosféricas seja varrida. Se fôssemos infundir Marte, hoje, com uma atmosfera semelhante à da Terra, o vento solar o reduziria à sua densidade atual em apenas algumas dezenas de milhões de anos.

Mas as mudanças que Marte sofreu foram rápidas e abrangentes. Os planetas nascem com uma quantidade fixa de calor interno, que se irradia ao longo de sua vida. Um planeta como Marte, com metade do diâmetro da Terra, nasce com apenas cerca de 10-15% da quantidade de calor interno do nosso mundo e, portanto, verá uma porcentagem maior dele se irradiar muito mais rápido do que a Terra.

Aproximadamente 3 bilhões de anos atrás, o núcleo de Marte ficou frio o suficiente para parar de produzir aquele dínamo magnético protetor, e o vento solar começou a atingir a atmosfera marciana. Em pouco tempo, ou seja, em apenas dezenas de milhões de anos, a atmosfera foi lançada no espaço interplanetário. Como resultado, os oceanos foram incapazes de permanecer na forma líquida e congelaram sob a superfície ou se sublimaram.

Meteoritos marcianos transportadores de vida

Estruturas do meteorito ALH84001, de origem marciana. Alguns argumentam que as estruturas mostradas aqui podem ser vida marciana antiga, mas outros afirmam que esta é apenas magnetita não biogênica que poderia ter uma origem puramente geoquímica. De qualquer forma, podemos ter certeza de que cerca de 3% de todos os meteoritos encontrados na Terra têm origem marciana.

É inteiramente plausível que, por 1,5 bilhão de anos, nosso Sistema Solar possuiu dois planetas altamente habitados, onde a vida unicelular se desenvolveu e se estabeleceu. É muito provável que, se alguma vida se desenvolvesse em um planeta antes do outro, um ataque aleatório de um asteroide jogaria material para o espaço interplanetário e acabaria transportando essa vida da Terra para Marte ou de Marte para a Terra.

Se parece improvável para você, lembre-se: 3% de todos os meteoritos que descobrimos na Terra não vêm de asteroides ou cometas, mas têm origem marciana. Isso só foi confirmado pela missão Mars Pathfinder no final da década de 1990, que analisou o solo que encontrou e nos permitiu determinar definitivamente que sim, rochas que se originaram em outro planeta chegaram à Terra. E, portanto, provavelmente o inverso também é verdadeiro.

No duelo entre planetas, Marte se saiu melhor

Uma das ideias que temos para viabilizar a existência de uma colônia humana fixa em Marte é a terraformação do planeta — o processo de criar um ambiente similar ao da Terra em outro mundo. Para que isso seja possível, é preciso não somente tratar o solo, como também a atmosfera, liberando gás carbônico na superfície marciana para engrossar sua atmosfera, que é bastante fina, agindo como se fosse um cobertor para aquecer o planeta e simular as temperaturas ambientes do nosso. O problema é que, com a tecnologia existente atualmente, ainda é impossível terraformar o planeta vermelho.

A história de Vênus foi uma morte rápida. Pode ter nascido tão pronto para a vida quanto a Terra, mas sua proximidade com o Sol criou uma atmosfera muito rica em vapor d’água, que reteve calor suficiente para criar um efeito estufa descontrolado, fervendo os oceanos e arruinando suas chances para a vida.

Mas Marte se saiu muito melhor. Sua atmosfera, água líquida e taxa de rotação permitiram que o planeta se desenvolvesse e mantivesse condições estáveis ​​e amigáveis ​​à vida por 1,5 bilhão de anos. O seu campo magnético protegeu-o do Sol durante todo esse tempo, permitindo a formação de rios e sedimentos e processos hidrogeológicos. Parece quase inconcebível que a vida não tivesse surgido ali, dada a rapidez e facilidade com que apareceu e prosperou na Terra. Foi apenas por causa de seu pequeno tamanho, que o fez resfriar rapidamente, perder sua proteção magnética e, em seguida, sua atmosfera, que ele se tornou inabitável.

Terra: o único sobrevivente na corrida da vida

Uma visão em micrômetros de organismos muito primitivos. Ainda é uma questão em aberto se os primeiros organismos se formaram na Terra ou se são anteriores à formação de nosso planeta, mas as evidências favorecem os cenários em que a vida surge em nosso mundo.

Durante as primeiras centenas de milhões de anos após a formação do Sistema Solar, tivemos três mundos potencialmente habitáveis: Vênus, Terra e Marte. Se as coisas fossem ligeiramente diferentes, se o Sol fosse menor e mais fraco, se Vênus orbitasse a uma distância maior, ou talvez se estivesse simplesmente girando mais rapidamente, poderia não ter tido o efeito estufa descontrolado que o tornou inabitável tão rapidamente.

Mas, talvez surpreendentemente, Marte se saiu muito melhor. Enquanto a vida estava surgindo na Terra e transformando nossa atmosfera, talvez algo semelhante estivesse acontecendo em Marte. Talvez rochas, produtos químicos e até mesmo vida tenham sido trocados entre nossos dois mundos por impactos interplanetários, e talvez Marte tenha sido realmente habitado por um bilhão de anos ou mais. Uma vez que morreu, no entanto, não houve caminho de volta. Se olharmos 3 bilhões de anos atrás em nosso passado, a Terra foi o último planeta habitável de pé.