Para los científicos que intentan comprender cómo podría haber sido el antiguo Marte, el planeta rojo envía algunas señales contradictorias. Los valles tallados por el agua y los lechos de los lagos dejan pocas dudas de que el agua alguna vez fluyó a la superficie. Pero los modelos climáticos para Marte temprano sugieren que las temperaturas promedio en todo el mundo se mantuvieron muy por debajo del punto de congelación.

Un estudio reciente dirigido por geólogos de la Universidad de Brown ofrece un puente potencial entre la historia "cálida y húmeda" contada por la geología marciana y el pasado "frío y helado" sugerido por los modelos atmosféricos. El estudio muestra que es plausible incluso si Marte estaba generalmente congelado, que las temperaturas máximas diarias en verano podrían escabullirse por encima del punto de congelación lo suficiente como para provocar el derretimiento en los bordes de los glaciares. Ese agua de deshielo producido en cantidades relativamente pequeñas año tras año, podría haber sido suficiente para tallar las características observadas en el planeta hoy, concluyen los investigadores.

El estudio se publica en línea en la revista Ícaro . Ashley Palumbo, un doctorado estudiante en Brown, dirigió el trabajo con Jim Head, profesor en el Departamento de Tierra de Brown, Ciencias ambientales y planetarias, y Robin Wordsworth, profesor de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard.

Palumbo dice que la investigación se inspiró en la dinámica climática que se encuentra aquí en la Tierra.

"Vemos esto en los valles secos antárticos, donde la variación de temperatura estacional es suficiente para formar y sostener lagos aunque la temperatura media anual esté muy por debajo del punto de congelación, ", Dijo Palumbo." Queríamos ver si algo similar podría ser posible para el antiguo Marte ".

Los investigadores comenzaron con un modelo climático de vanguardia para Marte, uno que asume una atmósfera antigua compuesta principalmente de dióxido de carbono (como lo es hoy). El modelo generalmente produce un Marte temprano frío y helado, en parte porque se cree que la producción de energía solar fue mucho más débil al principio de la historia del sistema solar. Los investigadores ejecutaron el modelo para un amplio espacio de parámetros para las variables que pueden haber sido importantes hace unos 4 mil millones de años, cuando se formaron las icónicas redes de valles en las tierras altas del sur del planeta.

Si bien los científicos generalmente están de acuerdo en que la atmósfera marciana era más densa en el pasado, no está claro qué tan grueso era en realidad. Igualmente, mientras que la mayoría de los investigadores están de acuerdo en que la atmósfera era principalmente dióxido de carbono, puede haber presentes pequeñas cantidades de otros gases de efecto invernadero. Entonces, Palumbo y sus colegas ejecutaron el modelo con varios espesores atmosféricos plausibles y cantidades adicionales de calentamiento de efecto invernadero.

Tampoco se sabe exactamente cómo podrían haber sido las variaciones en la órbita de Marte hace 4 mil millones de años. por lo que los investigadores probaron una variedad de escenarios orbitales plausibles. Probaron diferentes grados de inclinación del eje, que influye en la cantidad de luz solar que reciben las latitudes superiores e inferiores del planeta, así como diferentes grados de excentricidad:la medida en que la órbita del planeta alrededor del sol se desvía de un círculo, que puede amplificar los cambios de temperatura estacionales.

El modelo produjo escenarios en los que el hielo cubrió la región cercana a la ubicación de las redes de valles. Y aunque la temperatura media anual del planeta en esos escenarios se mantuvo muy por debajo del punto de congelación, el modelo produjo temperaturas máximas de verano en las tierras altas del sur que se elevaron por encima del punto de congelación.

Para que este mecanismo pueda explicar posiblemente las redes de valles, debe producir el volumen correcto de agua en el tiempo de duración de la formación de la red de valles, y el agua debe escurrir en la superficie a velocidades comparables a las requeridas para la incisión de la red del valle. Hace unos pocos años, Head y Eliot Rosenberg, un estudiante de Brown en ese momento que se graduó desde entonces, publicó una estimación de la cantidad mínima de agua necesaria para excavar el más grande de los valles. Usando eso como guía, junto con estimaciones de las tasas de escorrentía necesarias y la duración de la formación de la red de valles de otros estudios, Palumbo demostró que las corridas de modelos en las que la órbita marciana era muy excéntrica cumplían efectivamente con estos criterios. Ese grado de excentricidad requerido está dentro del rango de posibles órbitas de Marte hace 4 mil millones de años. Dice Palumbo.

Tomados en conjunto, Palumbo dice, los resultados ofrecen un medio potencial de reconciliar la evidencia geológica del agua que fluye en el Marte temprano con la evidencia atmosférica de un planeta frío y helado.

"Este trabajo agrega una hipótesis plausible para explicar la forma en que el agua líquida podría haberse formado en los inicios de Marte, de manera similar al deshielo estacional que produce los arroyos y lagos que observamos durante nuestro trabajo de campo en los Valles Secos Antárticos de McMurdo, ", Dijo Head." Actualmente estamos explorando mecanismos de calentamiento de candidatos adicionales, incluyendo vulcanismo y cráteres de impacto, eso también podría contribuir al derretimiento de un Marte temprano frío y helado ".

Entonces, aunque el trabajo no cierra el debate "frío y helado" versus "cálido y húmedo", sí argumenta que un Marte temprano mayormente congelado era una posibilidad clara.