Como vão as atmosferas, a maior parte desapareceu. É certo que se você arar na atmosfera marciana à velocidade de um meteorito, como fez o mal orientado Observador Climático de Marte em setembro, ainda há lá o suficiente para despedaçar você. Mas, na maioria das outras circunstâncias, é uma má desculpa para uma atmosfera. Na superfície do planeta, a pressão é um mísero 1% do que existe na Terra.

Porquê Marte deveria ter tão pouca atmosfera quando Vénus e a Terra têm tanto? Embora possa simplesmente ter nascido assim, há muitas pistas de que a atmosfera já foi muito mais espessa – a evidência da água, por exemplo. Hoje a superfície marciana é fria e excessivamente árida. Mas a superfície apresenta sinais inconfundíveis de que a água líquida uma vez atravessou canais de inundação e vales, deixou litorais em crateras e pode até ter formado oceanos na Grande Bacia do Norte. É difícil ser molhado com uma temperatura média de cerca de -53°C, por isso a água líquida implica calor. E o calor implica uma atmosfera isolante espessa, repleta de gases de efeito estufa, como o dióxido de carbono.

Se a atmosfera marciana já foi muito mais espessa, para onde foi todo o gás? Apesar de uma busca diligente, ninguém sabe. Mas no ano passado, o Mars Global Surveyor da NASA – que usava a atmosfera para frear e mudar de órbita – tem coletado informações que poderiam responder a essa pergunta. E as suas descobertas não são de todo o que os seus designers esperavam.

Nos anos 80, os pesquisadores desenvolveram uma teoria sobre o porquê de Marte já ter sido quente e molhado. Primeiro eles calcularam quanto CO2 seria necessário para derreter o gelo marciano e permitir que a água fluísse, e chegaram a um valor entre 5 e 10 bars (um bar é a pressão de cerca de uma atmosfera terrestre). Isso é muito para um planeta com apenas alguns milibares hoje, então eles tiveram que explicar para onde o CO2 poderia ter desaparecido desde então. De acordo com a imagem deles, a atmosfera semeou as sementes da sua própria destruição.

Quando a água líquida está por perto, uma atmosfera de CO2 torna-se instável – o gás dissolve-se, quimicamente, absorve as rochas silicatadas na superfície do planeta e acaba por ficar trancada sob a forma de carbonatos. A prova está debaixo dos seus pés. Houve uma época em que o CO2 dominava a atmosfera terrestre, que era provavelmente muito mais espessa do que é hoje. Agora, apesar das tentativas ansiosas da humanidade para corrigir a questão, o CO2 diminuiu para um vestígio da sua antiga glória, perfazendo menos de um milésimo do ar que respiramos.

A razão é que ao longo de bilhões de anos, a meteorologia química tem armazenado uma grande quantidade de CO2 como carbonatos. De acordo com Jim Kasting da Universidade Estadual da Pensilvânia, no Parque Universitário, que foi um dos pesquisadores que juntou a teoria quente, úmida e precoce de Marte – e um dos primeiros a apontar algumas de suas falhas – se você liberasse todo o CO2 que agora está trancado nos sedimentos carbonatados da Terra, você obteria cerca de 60 atmosferas no valor do material.

Se o envelhecimento químico pode destruir estufas tão facilmente, por que a Terra não congelou como Marte congelou? A resposta, os pesquisadores decidiram, era a reciclagem. Na Terra, parte do CO2 dos carbonatos é reciclado através da tectónica de placas. Quando os sedimentos ricos em carbonatos começam a sua viagem até ao manto numa zona de subducção, onde uma placa desliza por baixo da outra, são aquecidos e libertam CO2 de volta para a atmosfera, onde pode aquecer o planeta.

Na fria Marte, no entanto, a reciclagem parece não ter sido tão boa. Ao contrário da Terra, Marte não tem calor interno suficiente para continuar empurrando pedaços de sua crosta, ou para ressurgir com grandes arrotos, como Vênus pode ter feito. Há poucas evidências de que os fogos internos de Marte tenham impulsionado um sistema de tectónica de placas, e embora o planeta possa ter tido outras formas de usar o seu calor interno para reciclar carbonatos, eles teriam ficado sem oomph bastante cedo enquanto as entranhas do planeta esfriavam. A reciclagem de CO2 teria começado a ficar atrás da produção de novos carbonatos, e a atmosfera teria começado a encolher a sério.

Até agora tudo bem. Agora tudo o que os pesquisadores precisavam fazer era encontrar alguns carbonatos na superfície do planeta para confirmar sua história. A melhor tecnologia para fazer o trabalho a partir do espaço é a espectroscopia infravermelha, que capta características no espectro infravermelho exclusivas de minerais específicos. Este ano, o espectrómetro Mars Global Surveyor, o Espectrómetro de Emissões Térmicas (TES), completou o seu primeiro estudo exaustivo do planeta, cobrindo quase três quartos da superfície. Segundo o cientista responsável pelo instrumento, Phil Christensen da Universidade Estadual do Arizona, Tempe, descobriu que os carbonatos constituem menos de 15 por cento da superfície. Provavelmente, muito menos. “Estamos tentando ser conservadores com os 10 ou 15 por cento – basicamente não há uma assinatura de carbonato discernível”, diz Christensen. “O meu palpite é que a descoberta mais profunda que a TES vai fazer e o papel mais interessante que vamos escrever é que não há carbonatos em Marte, pelo menos na superfície.”

Se as suspeitas de Christensen estão correctas, então os investigadores de Marte enfrentam algumas escolhas intrigantes. Eles devem encontrar outra maneira de se livrarem da atmosfera ou se contentarem com menos atmosfera em primeiro lugar – ou possivelmente fazer um pouco de ambos.

Toma os outros esconderijos primeiro. Provavelmente há algum CO2 congelado no solo do planeta, ou escondido em depósitos de gelo seco debaixo da água – gelo exterior das calotas polares (embora outras observações do Mars Global Surveyor estejam lançando alguma dúvida sobre essa segunda possibilidade). Reservatórios como estes podem ser responsáveis por dez vezes mais CO2 do que o que se vê actualmente na atmosfera. Mas como a atmosfera atual é menos de um centésimo de uma barra, isso não é suficiente para explicar a diferença entre passado e presente.

Então poderia haver carbonatos escondidos abaixo da superfície. Os 13 meteoritos marcianos encontrados na Terra contêm todos traços fracos de carbonato, e o mais antigo deles, ALH 84001, tem veias de carbonato correndo através dele. É concebível que você possa perder uma quantidade razoável de CO2 no subsolo marciano. Mais uma vez, porém, não parece provável que você possa se livrar de algumas barras de atmosfera sem deixar nenhum sedimento de carbonato discernível na superfície.

Então talvez a atmosfera tenha saído do planeta por completo. Há duas formas de isto ter acontecido: impactos muito grandes e impactos muito pequenos. Asteróides e cometas que atingem a superfície de um planeta podem atirar extensões da atmosfera a velocidades tão altas que escapam definitivamente à gravidade do planeta. Nos primeiros tempos do Sistema Solar, quando os planetas tinham acabado de ser montados, sobravam muitos escombros. Durante este período, conhecido como o bombardeamento pesado tardio, Marte foi atingido por dezenas de grandes pedaços e centenas de pedaços menores, todos eles podendo marcar a passagem de partes da atmosfera.

Após os impactos dos asteróides terem corroído a atmosfera marciana primitiva de baixo para cima, um processo mais sutil poderia ter sido mordiscado de cima para baixo. A atmosfera superior do planeta está constantemente a ser fustigada pelo vento solar. Este vento, por si só, é bastante inofensivo, pois é fino e feito de partículas muito leves, mas também carrega um campo magnético. Isto pode pegar íons da atmosfera superior, acelerá-los e depois bater de volta nos seus semelhantes. “Você pode ter íons batidos na atmosfera superior a mais de 400 quilômetros por segundo”, diz Bruce Jakosky, da Universidade do Colorado, em Boulder. “É como atirar na piscina. No tiroteio de pausa, você atira tudo para o inferno. Você pode derrubar coisas da atmosfera por completo”. Este processo, chamado “sputtering”, ainda hoje se pensa que está a corroer a atmosfera de Marte, embora ninguém saiba com que rapidez.

Como é que estes diferentes processos se encaixam? O maior fator provavelmente foi o impacto. De acordo com Kevin Zahnle, do Centro de Pesquisa Ames da NASA na Califórnia, as evidências sugerem que eles removeram uma enorme quantidade da atmosfera original – mais de 99 por cento dela, na verdade. Esse número, diz ele, vem da análise das proporções de diferentes isótopos de xenônio na atmosfera.

A mistura de isótopos de xenônio na atmosfera marciana contém hoje uma proporção muito maior de xenônio-129 do que é encontrado na atmosfera terrestre, ou no Sol. O Xénon-129 é produzido pela decomposição do iodo129. Para que o xenônio-129 seja tão predominante, a atmosfera original – na qual a mistura de isótopos de xenônio era presumivelmente semelhante à do resto do Sistema Solar – deve ter sido mais ou menos despojada do planeta antes da maior parte do iodo radioativo dentro do planeta ter decaído. Com quase nenhum outro xenônio por perto, o gás recém liberado teria rapidamente dominado a distribuição isotópica, como acontece hoje.

Mas embora os cálculos de Zahnle sugiram que a erosão de impacto foi um flagelo de proporções bíblicas, ela não conseguiu esfolar toda a atmosfera. É difícil dizer quão espessa era aquela atmosfera remanescente, mas poderia ter sido um pouco mais espessa do que é hoje.

Zahnle pensa que parte da atmosfera pode ter ficado presa no bombardeio, emergindo apenas quando era seguro fazê-lo. Em um artigo apresentado na Quinta Conferência Internacional de Marte em Pasadena, Califórnia, neste verão, o primeiro encontro realmente grande a ser saturado com as novas descobertas do Mars Global Surveyor-Kattathu Mathew e Kurt Marti da Universidade da Califórnia, San Diego, descreveu uma nova análise dos gases aprisionados no meteorito ALH 84001.

Estes antigos gases marcianos aparentemente correspondem ao tempo em que a rocha se formou pela primeira vez. Eles suportam uma proporção de xenônio muito parecida com a vista hoje, e assim presumivelmente pós-data o primeiro grande esfolamento. Mas os isótopos de nitrogênio do meteorito o diferenciam da moderna atmosfera marciana. A atmosfera de hoje é altamente enriquecida com o isótopo pesado de nitrogénio. Mas as amostras de Mathew do ALH 84001 não mostram tal enriquecimento.

Como acontece, a pulverização é particularmente boa na remoção de nitrogénio leve. Na parte superior da atmosfera há muito pouca turbulência, e assim ocorre uma delicada camada isotópica, com os isótopos mais leves de cada gás subindo para o topo. Uma vez que a pulverização funciona de cima para baixo, é mais provável que a pulverização faça desaparecer os isótopos mais leves do que os mais pesados. Assim, a amostra no ALH 84001 parece vir de uma época em que a pulverização ainda não tinha começado – de uma época em que a atmosfera superior de Marte estava protegida contra as depredações do vento solar. E é aqui que chega outra descoberta intrigante do Mars Global Surveyor.

Embora a nave estivesse usando a atmosfera superior de Marte para mudar sua órbita, ela voou bastante baixo sobre as terras altas do sul do planeta – suficientemente baixo para que seu magnetômetro captasse sinais inesperados da crosta. Desde então, tornou-se claro que, embora Marte não tenha hoje um campo magnético global, na sua juventude tinha um muito forte, cujos vestígios foram impressos na sua crosta. Mais uma vez, Marte era muito pequeno para manter tais esforços por muito tempo. A energia interna que impulsionava o seu dínamo magnético deve ter-se esgotado rapidamente, uma vez que só na crosta mais antiga é que a assinatura do campo magnético foi vista.

Enquanto o campo magnético estivesse por perto, teria protegido o planeta das depredações do vento solar. Então a atmosfera pós-bombardeamento poderia ter sido capaz de permanecer razoavelmente espessa – ou pelo menos mais espessa do que é hoje – enquanto o campo magnético se aguentasse.

Mas será que havia o suficiente para explicar a água? É difícil de dizer. Ninguém sabe quão rápido a pulverização está acontecendo hoje em dia, ou quão forte o vento solar era no início do Sistema Solar. Embora a maioria das estimativas tenha colocado a perda da pulverização a um décimo de uma barra ou mais durante a vida útil do planeta, Jakosky – que fez algumas dessas previsões – pensa que poderia ter sido dez vezes mais.

Isso ainda não somaria à pressão de entre 5 e 10 barras que os pesquisadores originalmente pensavam que precisavam para explicar um período prolongado e relativamente úmido no início. Mas eles podem ter sobrestimado as necessidades do planeta. Os modelos que exigiam muitas barras de CO2 para explicar a presença de água líquida não levavam em conta a formação de nuvens. Acontece que, em princípio, nuvens de CO2 sólido podem ter aquecido Marte bastante bem, mesmo com uma pressão atmosférica de apenas meia barra.

Em Novembro de 1997, François Forget da Universidade Pierre e Marie Curie em Paris e Raymond Pierrehumbert da Universidade de Chicago calcularam que grandes cristais de gelo seco numa tal atmosfera poderiam ser muito bons a espalhar a radiação térmica de volta para o solo, deixando passar a luz visível e ultravioleta (Science, vol 273, p 1273). Uma atmosfera fina mas nublada poderia ter aquecido Marte durante as primeiras fases da sua história e depois ter sido cuspida quando o núcleo de resfriamento desligou o campo magnético. À medida que a atmosfera se afinava, o solo teria sido capaz de absorver a maior parte da relativamente pequena quantidade de CO2, e a produção de carbonato poderia ter sido mínima.

O problema é que só porque as nuvens de arrefecimento podem ser encontradas num modelo, não significa que elas alguma vez tenham estado lá na vida real. E Kasting aponta que enquanto alguns tipos de nuvens podem ter aquecido a superfície, outros podem tê-la esfriado – assim como nuvens diferentes afetam a temperatura de diferentes maneiras na Terra.

Então há a possibilidade de que nunca foi realmente tão quente em primeiro lugar. A água pode chegar a ser líquida em alguns lugares muito frios, pelo menos fugazmente, e alguns pensam que muitas das marcas de água na superfície de Marte podem ter-se formado em algumas curtas e húmidas catástrofes. Como diz Zahnle: “Vi evidências de lavas de silicato líquido na superfície da Terra: preciso concluir que a temperatura global foi de 1500 K? Tudo o que posso concluir é que o líquido estava lá e que o líquido estava quente.” Os vales dos rios podem ter-se formado através da acção das águas subterrâneas aquecidas pelo vulcanismo local ou por impactos. Ou podem ter-se formado sob camadas de gelo transitórias que mais tarde se sublimaram.

Talvez o calor tenha vindo em breves surtos. Isso explicaria porque, apesar da presença de vales, há poucas evidências de erosão sustentada em muitas das crateras antigas, e algumas delas mantêm uma acuidade quase lunar.

Victor Baker da Universidade de Tucson, no Arizona, acredita que Marte tem estado por vezes muito húmido graças aos gases do interior do planeta, forçando a água quente das profundezas da crosta a sair para a superfície. Mas estas inundações teriam durado apenas cerca de dez mil anos. Mesmo uma dúzia desses feitiços molhados somaria apenas uma pequena fração da história marciana, e deixaria as terras altas do sul intocadas pela erosão.

Não deve ser uma surpresa que não se consiga dar sentido a um planeta inteiro com algumas missões espaciais. Mas as complexidades e aparentes contradições do passado de Marte estão forçando a lição para casa. A história de Marte pode ser mais complexa do que o modelo “quente e húmido, frio e seco, agora” permitido. Os primeiros mil milhões de anos de Marte podem ter lançado todo o tipo de quebra-cabeças desconcertantes e, para os resolver, os investigadores vão propor teorias que se estendem, como as ideias de Jakosky, desde o coração derretido do planeta até ao limite do espaço. A fina atmosfera marciana pode fazer um pobre cobertor planetário, mas como um trampolim para especulações é inigualável.n