Vulcões de lama em Marte: cones com crateras em Chryse Planitia e Acidalia Planitia ligados a inundações antigas

Cientistas concordam há anos, de forma bastante ampla, que os milhares de pequenos montes em forma de cone espalhados pelas planícies do norte de Marte são vulcões de lama. Cada um deles é coroado por uma pequena depressão - um indício típico de algo que foi empurrado de baixo para cima, e não de uma estrutura que desabou de cima para baixo.

O que esse consenso nunca esclareceu foi o momento em que tudo aconteceu. Os cones não têm a mesma aparência: alguns são ásperos e muito erodidos, enquanto outros parecem lisos e brilhantes. Uma pesquisa recente indica que essa diferença não é apenas estética. Inundações catastróficas antigas podem estar por trás do contraste.

Montes com um enigma

Cones com crateras - estruturas semelhantes a colinas, com uma depressão no topo - aparecem aos milhares nas terras baixas do norte de Marte. Eles se concentram perto de canais de antigas enxurradas em duas grandes bacias: Chryse Planitia e Acidalia Planitia, um par de planícies relativamente planas que ficam em cotas mais baixas do que a maior parte da superfície do planeta.

A origem dessas feições vem sendo discutida há muito tempo. A hipótese com mais apoio aponta para vulcanismo de lama - sedimento encharcado e sob pressão abrindo caminho por fraturas até a superfície -, mas quando os cones se formaram e por quê permaneceu sem resposta.

Bo Wu, professor na Hong Kong Polytechnic University (PolyU), liderou uma equipa que decidiu encarar a questão de outra maneira. Em vez de tratar os cones como um único tipo de feição uniforme, eles analisaram o conjunto como uma população com camadas de história.

Separando-os pela forma

A equipa treinou um modelo de aprendizado profundo - um sistema de IA feito para identificar padrões visuais - para classificar os cones nas duas regiões apenas pela morfologia. Dessa triagem, surgiram três classes distintas.

Os cones da Classe 1 são os mais irregulares: contornos pouco definidos, superfícies castigadas, sinais fortes de desgaste. A erosão moderada arredondou a Classe 2, dando-lhe um perfil mais suave. Já a Classe 3 parece quase recente - lisa, arredondada e claramente mais brilhante do que o terreno ao redor.

As três classes partilham a mesma estrutura básica e, ao que tudo indica, o mesmo processo de erupção. O que muda é a idade - algo evidenciado pelas diferenças de textura superficial e de brilho.

Sinais de calor vistos da órbita

A forma, por si só, não bastaria para fechar a cronologia. Por isso, a equipa combinou a classificação com dados de um instrumento sensível ao calor a bordo da sonda Mars Odyssey, da NASA - capaz de mapear quão depressa as superfícies aquecem e arrefecem durante a noite, com leitura orbital a cerca de 100 metros por píxel.

Materiais densos e rochosos retêm a temperatura por mais tempo durante a noite do que sedimentos soltos. Já o material pouco consolidado perde calor rapidamente. Esse contraste - chamado de inércia térmica - não é visível a olho nu, mas aparece com nitidez no infravermelho.

As Classes 1 e 2 apresentaram valores térmicos parecidos com os das planícies vizinhas, o que sugere que as suas superfícies foram retrabalhadas pelas mesmas forças que remodelaram o terreno em volta.

Os cones da Classe 3, porém, destoaram de forma marcante. Os valores foram bem mais baixos, compatíveis com material fino e não compactado, que não teria passado pelas mesmas condições enfrentadas pelos cones mais antigos.

Um gatilho do tamanho de um oceano

Chryse e Acidalia Planitia ficam na extremidade final dos maiores canais antigos de escoamento de Marte - vales escavados que registam algumas das inundações mais colossais da história do Sistema Solar. Em tempos remotos, volumes enormes de água atravessaram esses canais e desaguaram nessas bacias do norte.

Um estudo encontrou evidências subterrâneas de antigos depósitos costeiros nas terras baixas do norte. Esses resultados reforçam a ideia de que as cheias alimentaram um oceano efémero que, por um período curto, cobriu grande parte do hemisfério norte marciano.

A partir da contagem de crateras - método usado para estimar a idade de uma superfície - a equipa de Wu situou os principais eventos de escoamento entre aproximadamente 3.66 bilhões e 3.43 bilhões de anos atrás.

As Classes 1 e 2 encaixam-se nesse intervalo; os cones da Classe 3 parecem ter surgido depois do fim das inundações.

Duas fases de erupção

Até este trabalho, nenhuma análise tinha descrito uma sequência de formação em duas etapas para cones com crateras nessas duas regiões. Os cones antigos e os mais jovens não eram apenas diferentes na textura: havia entre eles uma separação de dezenas de milhões de anos.

Uma parte dos cones formou-se durante, ou muito perto, dos eventos antigos de escoamento - e as superfícies intemperizadas sustentam essa leitura. Outros vieram depois. As próprias inundações podem ter aumentado a pressão de sedimentos saturados de água no subsolo, forçando a lama a subir.

Os cones mais jovens podem representar a libertação gradual dessa pressão após o recuo das águas.

“Esses cones com crateras em Chryse e Acidalia Planitia podem ser desencadeados por eventos episódicos de escoamento”, escreveram Wu e colegas, ligando diretamente a formação das estruturas ao histórico de grandes cheias da região.

Por que lama, e não magma

Alguns pesquisadores mantinham em aberto a possibilidade de que o vulcanismo ígneo convencional - magma, em vez de lama - tivesse criado essas estruturas. Este estudo torna essa interpretação mais difícil, especificamente para Chryse e Acidalia Planitia.

Cones ígneos não se alinhariam com a cronologia das cheias antigas da forma como estes se alinham, e as suas assinaturas térmicas também seriam diferentes.

O padrão observado aqui - idade dos cones, textura superficial e comportamento térmico a seguir a mesma sequência de escoamento - é coerente com vulcanismo de lama e não exige outra explicação.

Na Terra, vulcões de lama surgem quando sedimentos saturados de água acumulam pressão suficiente para romper a superfície. Em Marte, o mesmo mecanismo básico parece ter sido acionado por inundações em escala planetária, e não por um soterramento lento de sedimentos.

O que muda agora

Antes deste trabalho, a cronologia de formação dos cones com crateras em Chryse e Acidalia Planitia não estava definida.

Agora, os pesquisadores dispõem de uma sequência em dois episódios ligada a eventos de escoamento reais e datáveis, o que dá às planícies do norte uma linha do tempo geológica mais nítida.

Essa cronologia oferece aos cientistas planetários um alvo mais preciso para modelar a atividade de água no Marte antigo.

Ambientes em que sedimentos ricos em água e sob pressão interagiram com a superfície por períodos prolongados são vistos como promissores para procurar sinais de vida microbiana passada.

Os pesquisadores também podem expandir este tipo de análise usando uma base de dados de cones com crateras que abrange o planeta muito além das duas bacias examinadas aqui.

Se sequências semelhantes, também desencadeadas por inundações, aparecem noutros pontos das terras baixas do norte passa, agora, a ser uma hipótese testável.