Ca atmosfere, aceasta a dispărut în mare parte. Este adevărat că, dacă intri în atmosfera marțiană cu viteza unui meteorit, așa cum a făcut în septembrie greșit Mars Climate Observer, există încă suficient acolo pentru a te sfâșia. Dar, în majoritatea celorlalte circumstanțe, este o scuză proastă pentru o atmosferă. La suprafața planetei, presiunea este doar 1 la sută din cea de pe Pământ.

De ce ar trebui ca Marte să aibă atât de puțină atmosferă când Venus și Pământul au atât de multă? Deși s-ar putea pur și simplu să se fi născut așa, există o mulțime de indicii că atmosfera a fost cândva mult mai densă – dovezile de apă, de exemplu. Astăzi, suprafața marțiană este rece și extrem de aridă. Dar suprafața poartă semne inconfundabile că apa lichidă a curs cândva prin canale de inundații și văi, a lăsat țărmuri în cratere și este posibil chiar să fi format oceane în Marele Bazin Nordic. Este greu să fii ud la o temperatură medie de aproximativ -53 ¡C, așa că apa lichidă implică căldură. Iar căldura implică o atmosferă izolatoare groasă, plină de gaze cu efect de seră care se încălzesc, cum ar fi dioxidul de carbon.

Dacă atmosfera marțiană a fost cândva mult mai groasă, unde au dispărut toate gazele? În ciuda căutărilor sârguincioase, nimeni nu știe. Dar, în ultimul an, Mars Global Surveyor al NASA – care la rândul său a folosit atmosfera pentru a frâna și a schimba orbita – a colectat informații care ar putea răspunde la această întrebare. Iar descoperirile sale nu sunt deloc ceea ce se așteptau proiectanții săi.

În anii 1980, cercetătorii au dezvoltat o teorie pentru motivul pentru care Marte a fost cândva caldă și umedă. Mai întâi au calculat cât de mult CO2 ar fi necesar pentru a topi gheața marțiană și a permite apei să curgă, și au ajuns la o cifră cuprinsă între 5 și 10 bari (un bar este presiunea a aproximativ o atmosferă terestră). Este destul de mult pentru o planetă cu doar câțiva milibari în prezent, așa că au trebuit să explice unde ar fi putut dispărea CO2 de atunci. Conform imaginii lor, atmosfera a semănat semințele propriei sale distrugeri.

Când există apă lichidă, o atmosferă de CO2 devine instabilă – gazul se dizolvă, deteriorează chimic rocile de silicat de la suprafața planetei și, în cele din urmă, este blocat sub formă de carbonați. Dovada este sub picioarele dumneavoastră. A existat o perioadă în care CO2 a dominat atmosfera Pământului, care era probabil mult mai densă decât este astăzi. Acum, în ciuda încercărilor entuziaste ale omenirii de a remedia situația, CO2 a scăzut la o urmă din gloria sa de odinioară, reprezentând mai puțin de o miime din aerul pe care îl respirăm.

Motivul este că, de-a lungul a miliarde de ani, alterarea chimică a stocat o mare parte din CO2 sub formă de carbonați. Potrivit lui Jim Kasting de la Universitatea de Stat din Pennsylvania din University Park, care a fost unul dintre cercetătorii care au pus la punct teoria căldurii, a umezelii, a începutului lui Marte – și unul dintre primii care au subliniat unele dintre defectele sale – dacă ați elibera tot CO2 care este acum blocat în sedimentele de carbonați ale Pământului, ați obține aproximativ 60 de atmosfere.

Dacă alterarea chimică poate distruge atât de ușor serele, de ce nu a înghețat Pământul așa cum a înghețat Marte? Răspunsul, au decis cercetătorii, a fost reciclarea. Pe Pământ, o parte din CO2 provenit din carbonați este reciclat prin intermediul plăcilor tectonice. Atunci când sedimentele bogate în carbonați își încep călătoria în mantaua unei zone de subducție, unde o placă alunecă sub alta, acestea sunt încălzite și eliberează CO2 înapoi în atmosferă, unde poate încălzi planeta.

Pe micul și frigurosul Marte, însă, reciclarea pare să nu fi fost atât de bună. Spre deosebire de Pământ, Marte nu are suficientă căldură internă pentru a continua să împingă bucățile de crustă în jurul său sau pentru a ieși la suprafață cu mari și mari râgâieli, așa cum ar fi putut face Venus. Există puține dovezi că focurile interioare ale lui Marte au condus vreodată la un sistem de tectonică a plăcilor și, deși este posibil ca planeta să fi avut și alte modalități de a-și folosi căldura internă pentru a recicla carbonații, acestea s-ar fi epuizat destul de repede, pe măsură ce măruntaiele planetei s-au răcit. Reciclarea CO2 ar fi început să rămână în urma producției de noi carbonați, iar atmosfera ar fi început să se micșoreze cu adevărat.

Pînă aici totul este bine. Acum, tot ce trebuiau să facă cercetătorii era să găsească niște carbonați pe suprafața planetei pentru a-și confirma povestea. Cea mai bună tehnologie pentru a face această treabă din spațiu este spectroscopia în infraroșu, care captează caracteristicile din spectrul infraroșu unice pentru anumite minerale. Anul acesta, spectrometrul lui Mars Global Surveyor, Spectrometrul de emisie termică (TES), a finalizat primul său studiu amănunțit al planetei, acoperind aproape trei sferturi din suprafață. Potrivit cercetătorului responsabil de acest instrument, Phil Christensen de la Universitatea de Stat din Arizona, Tempe, acesta a descoperit că carbonații reprezintă mai puțin de 15% din suprafață. Probabil mult mai puțin. „Încercăm să fim conservatori cu cele 10 sau 15 procente – practic nu există nicio semnătură de carbonat perceptibilă”, spune Christensen. „Părerea mea este că cea mai profundă descoperire pe care o va face TES și cea mai interesantă lucrare pe care o vom scrie este că nu există carbonați pe Marte, cel puțin la suprafață.”

Dacă suspiciunile lui Christensen sunt corecte, atunci cercetătorii de pe Marte se confruntă cu câteva alegeri intrigante. Ei trebuie fie să găsească o altă modalitate de a scăpa de atmosferă, fie să se mulțumească cu mai puțină atmosferă în primul rând – sau, eventual, să facă un pic din ambele.

Să ia mai întâi celelalte ascunzători. Probabil că există ceva CO2 înghețat în solul planetei sau ascuns în depozite de gheață uscată sub exteriorul de gheață de apă al calotelor polare (deși alte observații de la Mars Global Surveyor pun la îndoială această a doua posibilitate). Astfel de rezervoare ar putea reprezenta o cantitate de CO2 de zece ori mai mare decât cea observată în prezent în atmosferă. Dar, din moment ce atmosfera actuală este mai mică de o sutime de bar, acest lucru nu este suficient pentru a explica diferența dintre trecut și prezent.

Atunci ar putea exista carbonați ascunși sub suprafață. Cei 13 meteoriți marțieni găsiți pe Pământ conțin toți urme slabe de carbonat, iar cel mai vechi dintre ei, ALH 84001, are vene de carbonat care îl străbat. Este de conceput că s-ar putea pierde o cantitate destul de mare de CO2 în subsolul marțian. Din nou, totuși, nu pare probabil să poți scăpa de câteva grame de atmosferă fără să lași sedimente de carbonat vizibile la suprafață.

Deci poate că atmosfera a părăsit cu totul planeta. Există două moduri în care s-ar fi putut întâmpla acest lucru: impacturi foarte mari și impacturi foarte mici. Asteroizii și cometele care lovesc suprafața unei planete pot arunca bucăți de atmosferă la viteze atât de mari încât scapă definitiv de gravitația planetei. În primele zile ale Sistemului Solar, când planetele abia fuseseră asamblate, au rămas o mulțime de moloz. În timpul acestei perioade, cunoscută sub numele de bombardament intens târziu, Marte a fost lovită de zeci de bucăți mari și sute de bucăți mai mici, toate acestea putând marca trecerea unor părți din atmosferă.

După ce impactul cu asteroizi a erodat atmosfera marțiană timpurie de jos în sus, un proces mai subtil ar fi putut să o ciugulească de sus în jos. Atmosfera superioară a planetei este în mod constant bătută de vântul solar. În sine, acest vânt este destul de inofensiv, deoarece este subțire și alcătuit din particule foarte ușoare, dar el poartă și un câmp magnetic. Acesta poate capta ioni din atmosfera superioară, îi poate accelera și apoi îi poate lovi din nou în colegii lor. „Puteți avea ioni trântiți în atmosfera superioară cu mai mult de 400 de kilometri pe secundă”, spune Bruce Jakosky de la Universitatea Colorado din Boulder. „Este ca și cum ai trage la biliard. La lovitura de departajare, dai totul peste cap. Poți să scoți lucruri din atmosferă în întregime”. Se crede că acest proces, numit sputtering, erodează și astăzi atmosfera lui Marte, deși nimeni nu știe cât de repede.

Cum se potrivesc aceste procese diferite între ele? Cel mai mare factor a fost, probabil, impactul. Potrivit lui Kevin Zahnle de la Centrul de Cercetare Ames al NASA din California, dovezile sugerează că acestea au dezbrăcat o cantitate uriașă din atmosfera originală – mai mult de 99% din ea, de fapt. Această cifră, spune el, provine din analiza raporturilor dintre diferiții izotopi de xenon din atmosferă.

Mestecul de izotopi de xenon din atmosfera marțiană de astăzi conține o proporție mult mai mare de xenon-129 decât se găsește în atmosfera Pământului sau în Soare. Xenonul-129 este produs prin dezintegrarea iodului-129. Pentru ca xenon-129 să fie atât de predominant, atmosfera originală – în care se presupune că amestecul de izotopi de xenon era similar cu cel din restul sistemului solar – trebuie să fi fost mai mult sau mai puțin îndepărtată de pe planetă înainte ca majoritatea iodului radioactiv din interiorul planetei să se fi descompus. Cu aproape nici un alt xenon în jur, gazul nou eliberat ar fi ajuns rapid să domine distribuția izotopică, așa cum o face și astăzi.

Dar, deși calculele lui Zahnle sugerează că eroziunea de impact a fost un flagel de proporții biblice, nu a reușit să jupoaie toată atmosfera. Este greu de spus cât de groasă era acea atmosferă rămasă, dar ar fi putut fi un pic mai groasă decât este astăzi.

Zahnle crede că o parte din atmosferă ar fi putut să fi stat în timpul bombardamentului, prinsă în crustă, ieșind la suprafață doar atunci când a fost sigur să o facă. Într-o lucrare prezentată în cadrul celei de-a cincea Conferințe Internaționale Marte din Pasadena, California, în această vară – prima întâlnire cu adevărat importantă care a fost saturată de noile descoperiri amețitoare ale Mars Global Surveyor – Kattathu Mathew și Kurt Marti de la Universitatea din California, San Diego, au descris o nouă analiză a gazelor prinse în meteoritul ALH 84001.

Aceste gaze antice marțiene se pare că corespund momentului în care roca s-a format pentru prima dată. Ele poartă un raport de xenon destul de asemănător cu cel observat astăzi și, astfel, se presupune că sunt posterioare primului mare jupuit. Dar izotopii de azot ai meteoritului îl diferențiază de atmosfera marțiană modernă. Atmosfera de astăzi este puternic îmbogățită cu izotopul greu al azotului. Dar mostrele lui Mathew din ALH 84001 nu prezintă o astfel de îmbogățire.

Cum se întâmplă, pulverizarea este deosebit de bună la îndepărtarea azotului ușor. În zonele superioare ale atmosferei există foarte puține turbulențe și astfel are loc o stratificare izotopică delicată, izotopii mai ușori ai fiecărui gaz urcând în vârf. Deoarece pulverizarea funcționează de sus în jos, este mai probabil să elimine izotopii mai ușori decât pe cei mai grei. Așadar, proba din ALH 84001 pare să provină dintr-o perioadă în care pulverizarea nu începuse încă – dintr-o perioadă în care atmosfera superioară a lui Marte era protejată împotriva depredărilor vântului solar. Și aici intervine o altă descoperire intrigantă făcută de Mars Global Surveyor.

În timp ce nava spațială folosea atmosfera superioară a planetei Marte pentru a-și schimba orbita, a zburat destul de jos deasupra zonelor înalte din sudul planetei – suficient de jos pentru ca magnetometrul său să capteze semnale neașteptate din scoarță. De atunci a devenit clar că, deși Marte nu are astăzi un câmp magnetic global, în tinerețea sa a avut unul foarte puternic, ale cărui urme au fost imprimate pe scoarța sa. Din nou, Marte era prea mică pentru a menține astfel de eforturi pentru mult timp. Energia internă care a antrenat dinamul său magnetic trebuie să se fi epuizat destul de repede, din moment ce doar în cea mai veche crustă a fost observată semnătura câmpului magnetic.

Atâta timp cât câmpul magnetic a existat, acesta ar fi protejat planeta de deprecierile vântului solar. Astfel, atmosfera de după bombardament ar fi putut rămâne rezonabil de groasă – sau cel puțin mai groasă decât este astăzi – atâta timp cât câmpul magnetic a rezistat.

Dar a fost suficient pentru a explica prezența apei? Este greu de spus. Nimeni nu știe cât de repede se produce astăzi pulverizarea sau cât de puternic era vântul solar la începutul sistemului solar. În timp ce cele mai multe estimări au plasat pierderea prin pulverizare la o zecime de bar sau cam așa ceva de-a lungul vieții planetei, Jakosky – care a făcut unele dintre aceste predicții – crede că ar fi putut fi de zece ori mai mult.

Aceasta tot nu s-ar adăuga la presiunea de între 5 și 10 bari de care cercetătorii au crezut inițial că au avut nevoie pentru a explica o perioadă susținută și relativ umedă la începuturile planetei. Dar este posibil ca ei să fi supraestimat cerințele planetei. Modelele care solicitau mai mulți bari de CO2 pentru a explica prezența apei lichide nu au luat în considerare formarea norilor. Se pare că, în principiu, norii de CO2 solid ar fi putut încălzi Marte destul de bine, chiar și cu o presiune atmosferică de numai o jumătate de bar.

În noiembrie 1997, Francois Forget de la Universitatea Pierre și Marie Curie din Paris și Raymond Pierrehumbert de la Universitatea din Chicago au calculat că marile cristale de gheață uscată dintr-o astfel de atmosferă ar putea fi foarte bune la împrăștierea radiației termice înapoi spre sol, lăsând în același timp să treacă lumina vizibilă și ultravioletă care intră (Science, vol 273, p 1273). O atmosferă subțire, dar nebuloasă, ar fi putut încălzi Marte în timpul primelor faze ale istoriei sale și apoi a fost eliminată prin pulverizare atunci când nucleul de răcire a oprit câmpul magnetic. Pe măsură ce atmosfera s-a subțiat, solul ar fi fost capabil să absoarbă cea mai mare parte din cantitatea relativ mică de CO2, iar producția de carbonați ar fi putut fi minimă.

Problema este că doar pentru că norii de răcire pot fi găsiți într-un model, nu înseamnă că au existat vreodată în viața reală. Iar Kasting subliniază faptul că, în timp ce unele tipuri de nori ar fi putut încălzi suprafața, altele ar fi putut să o răcească – la fel cum diferiți nori afectează temperatura în moduri diferite pe Pământ.

Apoi există posibilitatea ca niciodată să nu fi fost atât de cald în primul rând. Apa poate reuși să fie lichidă în unele locuri destul de reci, cel puțin trecător, iar unii cred că o mare parte dintre semnele de apă de pe suprafața lui Marte s-ar putea să se fi format în câteva catastrofe scurte și umede. După cum spune Zahnle: „Am văzut dovezi de lavă de silicați lichizi pe suprafața Pământului: trebuie să concluzionez că temperatura globală a fost de 1500 K? Tot ce pot concluziona în mod corect este că lichidul era acolo și că lichidul era fierbinte”. Văile râurilor s-ar fi putut forma prin acțiunea apelor subterane încălzite de vulcanismul local sau de impacturi. Sau s-ar fi putut forma sub straturi de gheață tranzitorii care mai târziu s-au sublimat.

Poate că căldura a venit în stropi foarte scurți. Acest lucru ar explica de ce, în ciuda prezenței văilor, există puține dovezi de eroziune susținută în multe dintre craterele vechi, iar unele dintre ele își păstrează o ascuțime aproape asemănătoare cu cea a Lunii.

Victor Baker de la Universitatea din Tucson, Arizona, crede că Marte a fost uneori foarte umedă, într-adevăr, datorită gazelor din interiorul planetei care au forțat apa caldă din adâncurile scoarței să iasă la suprafață. Dar aceste inundații ar fi durat doar zece mii de ani sau cam așa ceva. Chiar și o duzină de astfel de perioade umede ar însemna doar o fracțiune minusculă din istoria marțiană și ar lăsa zonele înalte din sud neatinse de eroziune.

Nu ar trebui să fie o surpriză faptul că nu poți da sens unei întregi planete cu câteva misiuni spațiale. Dar complexitatea și aparentele contradicții ale trecutului lui Marte forțează lecția. Istoria lui Marte ar putea fi mai complexă decât permitea modelul „cald-și-umed-atunci, rece-și-uscat-acum”. Este posibil ca primul miliard de ani al planetei Marte să fi dat naștere la tot felul de enigme perplexe, iar pentru a le rezolva, cercetătorii vor propune teorii care se întind, ca și ideile lui Jakosky, de la inima topită a planetei până la marginea spațiului. Atmosfera marțiană subțire poate fi o pătură planetară slabă, dar ca trambulină pentru speculații nu se compară cu niciuna.n

Oliver Morton este un scriitor de știință cu sediul în Londra

New Scientist, ediția: 20 noiembrie 99

.