• Começa com um estrondo

Antigo asteróide assassino criou um megatsunami em Marte

Comparado com a Terra, Marte é pequeno, frio, seco e sem vida. Mas 3,4 bilhões de anos atrás, um asteróide assassino causou um megatsunami marciano.

Principais conclusões

• Embora Marte seja frio, pequeno e sem vida hoje, já foi muito parecido com a Terra, com continentes, oceanos e talvez até formas primitivas de vida.
• No entanto, o passado marciano foi muito violento, com impactos e clima espacial criando uma superfície repleta de crateras que persiste até os dias atuais.
• Novas evidências sugerem que há 3,4 bilhões de anos, um impacto de asteróide criou uma cratera de ~ 110 km de largura e um megastunami que se estendeu por ~ 1500 quilômetros. Aqui está a história fascinante.

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Dentro do Sistema Solar, Marte e a Terra são dois planetas irmãos com histórias iniciais semelhantes, mas recentes muito diferentes. Nos estágios iniciais do Sistema Solar, ambos os mundos:

• sobreviveu a impactos gigantes e precoces,
• ganhou luas que persistem até os dias atuais,
• possuía condições de superfície temperadas e atmosferas substanciais, mas finas,
• tinham grandes quantidades de água líquida em suas superfícies,
• e as condições gerais corretas – tanto quanto as conhecemos – para a vida surgir por mais de 1 bilhão de anos.

No entanto, de uma perspectiva evolutiva, esses dois mundos divergiram rapidamente. Aqui na Terra, a vida transformou nossa biosfera e persistiu e prosperou desde então, enquanto em Marte, o planeta vermelho perdeu seu dínamo central, depois seu campo magnético e depois sua atmosfera e oceanos líquidos.

Mas antes disso, cerca de 3,4 bilhões de anos atrás, um asteróide assassino pousou nos oceanos marcianos, criando uma cratera de 110 quilômetros de largura e um megatsunami com mais de um quarto de milha (~ 450 m) de altura, enviando rochas e outros detritos de impacto a mais de 1500 quilômetros de distância do local da colisão. Por fim, teoria e observação se juntaram para completar a história , lançando uma nova luz sobre uma catástrofe marciana que ocorreu bilhões de anos atrás, quando os oceanos de água líquida cobriam o planeta vermelho.

Embora Marte seja hoje conhecido como um planeta vermelho congelado, 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 parecido com a Terra, a ponto de ter vida nele, no primeiro terço da história do nosso Sistema Solar?

Há cerca de quatro bilhões e meio de anos, os planetas do nosso Sistema Solar começaram a tomar forma. Uma protoestrela central se transformaria em nosso Sol, enquanto o disco protoplanetário circundante se fragmentaria e formaria nossos planetas, suas luas e os cinturões de asteroides e Kuiper. Os planetas gigantes se formaram primeiro, provavelmente migrando para dentro e para fora e potencialmente ejetando um quinto membro inicial do nosso Sistema Solar. A matéria remanescente formou vários mundos internos, rochosos e terrestres no início, incluindo Mercúrio, Vênus e dois mundos – proto-Terra e proto-Marte – que logo sofreriam impactos maciços.

Enquanto o impacto do mundo hipotético Theia com a Terra levaria à formação de nossa enorme Lua, um impacto no início de Marte na verdade criou um sistema de três luas: a mais externa Deimos, a intermediária Phobos e uma lua maior e mais interna que não sobreviveu. Essa lua mais próxima acabou caindo em Marte, explicando por que o sistema marciano moderno tem apenas duas pequenas luas; o terceiro maior, um análogo da lua gigante de Plutão, Caronte, caiu em Marte há muito tempo, provavelmente depois de ter sido quebrado gravitacionalmente em um anel de detritos.

Em vez das duas luas que vemos hoje, uma colisão seguida por um disco circumplanetário pode ter dado origem a três luas de Marte, onde apenas duas sobrevivem até hoje. Esta hipotética lua transitória de Marte, proposta em um artigo de 2016, é agora a ideia principal na formação das luas de Marte.

Como essa grande quantidade de massa caiu de volta em Marte, criou uma tremenda diferença entre os dois hemisférios de Marte. Em um hemisfério de Marte, existem enormes planaltos, onde crateras e terrenos acidentados são a marca registrada desta porção. Essas terras altas provavelmente eram continentes durante o tempo em que Marte tinha oceanos e representam o hemisfério onde alguns detritos podem ter caído sobre ele neste estágio inicial, mas não onde a maior parte da massa caiu.

Em vez disso, o hemisfério rico em terras baixas – muitos quilômetros mais baixos em elevação do que o hemisfério rico em terras altas – provavelmente representa o local onde a lua mais interna (ou a maior parte de sua massa) impactou o jovem planeta vermelho, criando essa enorme diferença entre os hemisférios. À medida que a água se acumulou após esse evento de criação de topografia, ela preencheu as áreas baixas, criando um vasto oceano marciano. Enquanto isso, embora as terras altas provavelmente tivessem lagos, rios e chuvas, são as terras baixas onde os grandes oceanos marcianos persistiram.

O instrumento Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA), parte da Mars Global Surveyor, coletou mais de 200 milhões de medições de altímetro a laser na construção deste mapa topográfico de Marte. A região de Tharsis, no centro-esquerda, é a região de maior elevação do planeta, enquanto as planícies aparecem em azul. Observe a elevação muito menor do hemisfério norte em comparação com o sul, que se acredita ter surgido do recuo de uma terceira grande lua marciana anterior.

A evidência de um passado aquoso em Marte – outrora muito disputada – agora é esmagadora, com rochas sedimentares, leitos de rios secos com curvas oxbow neles e até mesmo depósitos ricos em sal e esferas de hematita encontradas em muitos locais na superfície. A evidência desses oceanos antigos, no entanto, não era conhecida no momento em que pousamos na superfície marciana. No entanto, o que encontramos na superfície durante aquela primeira missão, a Viking 1, foi uma tremenda surpresa para os cientistas especializados no estudo de Marte.

Já se sabia, mesmo antes de a Viking 1 pousar, que o local de pouso seria próximo ao final de um canal de inundação muito grande: Maja Valles. O que os cientistas esperavam encontrar era um registro geológico de uma megainundação antiga, com os tipos de depósitos que encontramos na Terra onde quer que tenham ocorrido inundações no passado. Coisas como pedregulhos embutidos em sedimentos depositados e ilhas aerodinâmicas eram as características previstas.

Mas não era isso que estava presente. Em vez disso, havia uma grande abundância de pedregulhos espalhados por toda parte, no topo de uma estrutura semelhante a uma planície. Isso não faz sentido, mas sempre que há recursos presentes que você não consegue explicar, é um forte indício de que você tem um mistério científico esperando para ser resolvido em suas mãos.

As primeiras sondas verdadeiramente bem-sucedidas, Viking 1 e 2, retornaram dados e imagens por anos, inclusive fornecendo um sinal controverso que pode ter indicado a presença de vida no planeta vermelho. Décadas depois, ainda não temos a confirmação para saber se aquele teste bem-sucedido foi um falso positivo ou não, mas o terreno pedregoso permanece um mistério.

Uma explicação plausível, embora altamente especulativa, poderia ser que realmente houve uma megainundação antiga que aconteceu, mas que algo mais aconteceu após o fato para lavar ou cobrir essa evidência. Com grandes pedregulhos não embutidos na camada superior do solo marciano, mas sim em cima dela, foi sugerido que algum tipo de material ejetado espesso da cratera cobria o que antes era um terreno coberto por depósitos de megainundação. No entanto, as crateras próximas que pesquisamos eram insuficientes para serem consistentes com essa hipótese. Por décadas, isso permaneceu misterioso.

Já se passaram mais de 45 anos desde que ocorreu o pouso do Viking 1 e, em um novo artigo fascinante na Nature Scientific Reports , os autores afirmam ter encontrado uma solução potencial. Talvez o local de pouso da Viking 1 estivesse localizado perto ou perto da borda das fronteiras oceânicas/continentais no final do jogo: quando Marte ainda possui oceanos em sua superfície, mas após esta megainundação, causada pelo esvaziamento de Maja Valles, ocorreu. Se um impacto grande o suficiente atingir o oceano marciano – semelhante ao famoso impactor que atingiu a Terra há cerca de 65 milhões de anos – uma combinação de material ejetado da cratera e um megatsunami associado poderia ser uma solução potencial.

Aqui na Terra, a cratera Chicxulub é uma das maiores crateras de impacto antigas já encontradas, com um diâmetro de 180 quilômetros. O impacto do oceano raso causou um evento de extinção em massa aqui na Terra; a criação da cratera Pohl em Marte pode ter sido bastante semelhante há cerca de 3,4 bilhões de anos.

O que faltava, até agora, era a identificação da cratera que poderia ter sido responsável por isso. Assim como a descoberta da cratera Chicxulub na Terra, junto com a camada de cinzas enriquecidas com irídio encontrada no limite K-Pg, validou e confirmou a imagem de que um asteróide desencadeou a 5ª grande extinção em massa de nosso planeta desde o início da explosão cambriana, a descoberta da cratera Pohl, destacada na imagem acima, pode ser apenas a evidência que inclina a balança a favor de um impacto gigante em Marte há muito tempo.

A cratera Pohl é notável de várias maneiras. Isso é:

• 110 quilômetros de diâmetro, tornando-se uma grande cratera de impacto,
• localizado nas planícies do norte em uma área suspeita de ser coberta pelo oceano antes de Marte secar,
• em uma região suspeita de estar no fundo do oceano, cerca de 120 metros abaixo do nível do mar na época,
• e parece estar localizado a cerca de 900 quilômetros do local da sonda Viking.

O próximo passo para validar esta imagem – que os autores também realizaram – foi realizar simulações que modelaram colisões de asteroides e cometas em um Marte úmido e antigo, e ver que tipo de fenômenos se seguiram.

Este mapa topográfico de uma parte da superfície marciana mostra o local da sonda Viking 1, Maja Valles e a cratera Pohl, incluindo as enormes distâncias entre eles. A cratera Pohl pode ser a marca mais parecida com Chicxulub já identificada em Marte.

o que o estudo descobriu foi que havia vários modelos que se ajustavam aos dados observados, dependendo se o terreno resistia forte ou fracamente ao impacto ocorrido. Em ambos os casos, o impacto teria ocorrido há cerca de 3,4 bilhões de anos: antes de Marte perder seus oceanos, mas depois de muitos dos eventos antigos que levaram a um oceano gerado por megainundação. Em ambos os casos, um asteroide seria o culpado, com o tamanho do asteroide variando de 3 a 9 quilômetros e a energia total de impacto variando de 0,5 a 13 milhões de megatons de equivalente TNT.

O que foi notável sobre essas simulações - pelo menos para mim, como um cientista que não se especializou nesta área - é que ambas indicaram que um tsunami notável e de propagação rápida teria se formado: diferente de qualquer outro em escopo ou escala. considerada na superfície marciana. Como você pode ver nos gráficos abaixo, a onda teria atingido uma altura máxima entre 400 e 500 metros (mais de um quarto de milha) acima do nível do mar, inclusive subindo mais de 200 metros acima do normal em terra seca. Em apenas algumas horas, o local de pouso do Viking 1 teria sido submerso e, em outros lugares, o megatsunami teria atingido mais de 1.500 quilômetros do local do impacto.

Estes dois gráficos, esquerdo e direito, mostram a altura máxima do megatsunami e a localização da superfície da água cerca de 20 minutos (esquerda) e 8 horas (direita) após o evento de impacto que criou a cratera Pohl.

Isso leva a uma história notável de como o local da sonda Viking 1 passou a possuir os recursos que possui agora. Primeiro, Marte inundou, criando o oceano que cobria as baixas altitudes do hemisfério norte do planeta. Em segundo lugar, ocorreu um impacto energético entre um asteróide e Marte, criando ejetas e um tsunami tão grande que é classificado como um megatsunami. Em terceiro lugar, o megatsumani carrega parte desse material para o alto nas costas continentais, depositando-o à medida que recua.

Então, muito tempo se passa e os mares começam a recuar: um processo conhecido como regressão marinha. As geleiras se formam regionalmente, se movem e depois derretem, deixando uma série de depósitos mais jovens do megatsunami em toda a região ricos em material ejetado do impacto original. Finalmente, atividade vulcânica adicional e crateras ocorrem depois que Marte perde sua água líquida superficial, criando o ambiente que examinaríamos 3,4 bilhões de anos depois: quando a Viking 1 pousou em Marte. Vale a pena notar que o local de pouso posterior da missão Mars Pathfinder – incluindo o famoso primeiro Mars rover, Sojourner – fica fora da suspeita região de depósito deste megatsunami.

Esta figura de seis painéis mostra seis estágios sequenciais de detritos, material ejetado, um megatsunami, depósitos e a evolução subsequente do terreno. O painel final ilustra o que permaneceu na superfície no momento em que o módulo de pouso Viking 1 coletou dados na superfície marciana.

O poder explicativo desse cenário de impacto e megatsunami é tremendo. O fato de a região onde a sonda Viking 1 pousou consistir em um depósito pedregoso mal classificado é altamente consistente com um fluxo de detritos, como o tipo que seria depositado por um megatsunami. A mesma física do depósito de megatsunami está em jogo em fenômenos bem compreendidos na Terra, como depósito de sedimentos em ondas quebrando e tsunamis terrestres normais e comuns.

O que está faltando, no entanto, é que não houve canais de retrolavagem produzidos nessa região, o que se poderia esperar de um megatsunami. Os autores argumentam que a extensão mais distante do megatsunami coincide com os antigos canais de escoamento, o que torna toda a empreitada complicada. Além disso, as profundidades do megatsunami nesses trechos mais altos são geralmente menores que 10 metros, com lentidão que são tipicamente rasas: em apenas cerca de 0,1 graus. Os refluxos resultantes, então, seriam fracos e insuficientes para fazer com que os depósitos semelhantes a pedras se movessem novamente. Como colocam os autores:

“Em outras palavras, o run-up e o backwash são assimétricos em suas velocidades de fluxo correspondentes e energias disponíveis para transportar sedimentos.”

Esses painéis mostram as alturas do megatsunami codificadas por cores e a topografia da superfície das regiões de Marte que foram afetadas pelo impacto da cratera Pohl. O local nº 1 corresponde ao módulo de pouso Viking; o local #4 corresponde à missão Mars Pathfinder.

No geral, esta é uma ideia notável que pode rapidamente se tornar o novo consenso para explicar as características e a história que levaram ao terreno experimentado pelo primeiro módulo de pouso em Marte da NASA: Viking 1. Esta região, tão minuciosamente examinada da órbita e de perto, pode representar a única região de inundação catastrófica que estava na fronteira do oceano que ainda persistia em Marte tão tarde no jogo: mais de 1 bilhão de anos após a formação do planeta. Mais importante ainda, a recém-identificada e nomeada cratera Pohl pode fornecer evidências para o primeiro impacto do tipo Chicxulub já descoberto em um planeta diferente da Terra.

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Há muito tempo sabemos que o Sistema Solar é um lugar violento, com corpos gelados, rochosos e até metálicos zunindo por ele, capazes de danificar, amassar ou mesmo demolir porções significativas da superfície de um planeta. Pela primeira vez, as peças do quebra-cabeça parecem se encaixar tão bem que reconstruímos um antigo impacto em Marte: um que criou um megatsunami e - se Marte possuía vida em sua superfície na época - pode muito bem ter desencadeado um extinção em massa há 3,4 bilhões de anos. Apesar de seu pequeno tamanho e sua baixa gravidade superficial em comparação com a Terra, Marte ainda era um alvo vulnerável para esses objetos. Finalmente, as perguntas feitas por nosso primeiro módulo de pouso em Marte podem finalmente ter uma resposta.

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