Vulcões de lama em Chryse Planitia e Acidalia Planitia podem ter sido acionados por antigas inundações em Marte

Cientistas concordam há anos, de forma geral, que os milhares de pequenos montes em forma de cone espalhados pelas baixas planícies do norte de Marte são vulcões de lama. Cada um deles aparece coroado por uma pequena cavidade - um sinal típico de algo que foi empurrado de baixo para cima, e não de um terreno que cedeu de cima para baixo.

O consenso, porém, nunca fechou a questão do “quando”. Os cones não têm todos a mesma aparência: alguns parecem ásperos e muito erodidos; outros, lisos e claros. Uma pesquisa recente indica que essa diferença não é apenas estética. Enchentes catastróficas antigas podem ser a chave para explicar a separação entre eles.

Montes com um mistério

Os cones com depressão no topo - estruturas semelhantes a colinas com uma cavidade na parte superior - aparecem aos milhares nas terras baixas do norte marciano. Eles se concentram perto de antigos canais de inundação, em duas grandes bacias: Chryse Planitia e Acidalia Planitia, dois planaltos extremamente planos que ficam em altitudes inferiores à maior parte da superfície do planeta.

A origem dessas feições é discutida há muito tempo. A explicação com mais apoio aponta para o vulcanismo de lama - sedimentos encharcados e sob pressão abrindo caminho por fraturas até emergirem na superfície -, mas o período em que os cones surgiram e o motivo dessa variação entre eles continuavam sem uma resposta firme.

Bo Wu, professor da Universidade Politécnica de Hong Kong (PolyU), coordenou uma equipa que decidiu atacar o problema por outro ângulo. Em vez de tratar os cones como um único tipo de formação homogénea, o grupo passou a analisá-los como uma população com história em camadas.

Separando os cones pela forma

Para isso, a equipa treinou um modelo de aprendizagem profunda - um sistema de IA feito para reconhecer padrões visuais - para classificar os cones nas duas regiões apenas pela geometria. O processo resultou em três classes distintas.

Os cones da Classe 1 são os mais “maltratados”: contornos irregulares, superfícies castigadas e grande desgaste. Na Classe 2, a erosão moderada já arredondou o relevo, criando um perfil mais suave. A Classe 3, por sua vez, parece quase recente - com superfície lisa, formato arredondado e brilho visivelmente maior do que o do terreno ao redor.

Apesar das diferenças, as três classes mantêm a mesma arquitetura básica e, muito provavelmente, o mesmo tipo de processo eruptivo. O que muda é a idade - algo sugerido pelas variações de textura e de luminosidade observadas.

Sinais de calor vistos da órbita

Apenas a forma não bastaria para fechar uma linha do tempo. Por isso, os investigadores combinaram a classificação com medições de um instrumento sensível ao calor a bordo da sonda Odisseia de Marte, da NASA - capaz de mapear a rapidez com que as superfícies aquecem e arrefecem durante a noite, com leitura orbital em cerca de 100 metros (aproximadamente 330 pés) por pixel.

Materiais densos e rochosos retêm a temperatura por mais tempo ao longo da noite do que sedimentos soltos. Já o material frouxo perde calor rapidamente. Essa diferença - chamada de inércia térmica - não é evidente a olho nu, mas aparece de forma clara no infravermelho.

Nas Classes 1 e 2, os valores térmicos ficaram próximos aos das planícies vizinhas, o que sugere que as suas superfícies foram retrabalhadas pelos mesmos processos que remodelaram o terreno ao redor.

Os cones da Classe 3, em contraste, destacaram-se. Os valores foram muito mais baixos, coerentes com material fino e pouco compactado - e compatíveis com superfícies que não passaram pelo mesmo tipo de “castigo” sofrido pelos cones mais antigos.

Um gatilho do tamanho de um oceano

Chryse Planitia e Acidalia Planitia ficam no extremo final dos maiores canais antigos de escoamento de Marte - vales escavados que registam algumas das enchentes mais colossais da história do Sistema Solar. Em algum momento do passado, volumes imensos de água atravessaram esses canais e desembocaram nessas bacias do norte.

Um estudo identificou evidências subterrâneas de antigos depósitos costeiros nas terras baixas do hemisfério norte. Os resultados reforçam a hipótese de que essas águas de inundação alimentaram um oceano de curta duração, que teria coberto grande parte do norte de Marte.

Ao estimar a idade das superfícies pela contagem de crateras numa área, a equipa de Wu posicionou os principais eventos de escoamento entre aproximadamente 3,66 mil milhões e 3,43 mil milhões de anos atrás.

As Classes 1 e 2 encaixam-se nesse intervalo; já os cones da Classe 3 aparentam ter surgido depois que as inundações terminaram.

Duas fases de erupção

Antes deste trabalho, nenhuma análise havia descrito, para essas duas regiões, uma sequência de formação em duas etapas para cones com depressão no topo. Os cones antigos e os mais recentes não eram apenas diferentes na textura: estavam separados por dezenas de milhões de anos.

Parte dessas estruturas pode ter-se formado durante os eventos de escoamento - ou em torno deles - e traz marcas de intemperismo que sustentam essa leitura. Outras apareceram mais tarde. As próprias enchentes podem ter aumentado a pressão em sedimentos saturados de água no subsolo, o que provavelmente forçou a lama a ascender.

Os cones mais jovens podem representar a libertação gradual dessa pressão após a água recuar.

“Estes cones com depressão em Chryse e Acidalia Planitia podem ser desencadeados por eventos episódicos de escoamento”, escreveram Wu e colegas, ligando a formação diretamente ao historial de grandes inundações na região.

Por que lama, e não magma

Alguns investigadores mantinham em aberto a hipótese de que o vulcanismo ígneo convencional - magma, em vez de lama - pudesse ter originado essas formas. Este estudo torna essa explicação mais difícil de defender especificamente para Chryse Planitia e Acidalia Planitia.

Cones ígneos não se alinhariam com a cronologia das inundações antigas do modo como estes se alinham, e as suas assinaturas térmicas também tenderiam a ser diferentes.

O padrão observado aqui - idade dos cones, textura superficial e comportamento térmico a acompanhar a mesma cronologia dos escoamentos - encaixa no vulcanismo de lama e dispensa uma explicação alternativa.

Na Terra, vulcões de lama surgem onde sedimentos saturados de água acumulam pressão suficiente para romper a superfície. Em Marte, o mecanismo básico parece semelhante, mas teria sido ativado por inundações em escala planetária, e não por um soterramento lento de sedimentos.

O que muda a partir de agora

A cronologia de formação dos cones com depressão em Chryse Planitia e Acidalia Planitia era uma incógnita antes deste trabalho.

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

Essa cronologia também fornece aos cientistas planetários um alvo mais preciso para modelar a antiga atividade de água em Marte.

Ambientes em que sedimentos ricos em água e sob pressão interagiram com a superfície por períodos prolongados são considerados promissores na procura de sinais de vida microbiana passada.

Além disso, este tipo de análise pode ser ampliado com uma base de dados de cones com depressão que cobre o planeta muito além das duas bacias avaliadas aqui.

Se sequências semelhantes, disparadas por inundações, aparecem noutras partes das terras baixas do norte é, agora, uma pergunta que pode ser testada.