Gli scienziati sanno da tempo che l'acqua era abbondante sull'antico Marte, ma non c'è stato consenso sul fatto che l'acqua liquida fosse comune, o se era in gran parte congelato nel ghiaccio.

La temperatura era abbastanza alta da far scorrere l'acqua? È successo per un lungo periodo, o solo occasionalmente? La superficie era deserta o ghiacciata? Le condizioni calde rendono molto più probabile che la vita si sia sviluppata indipendentemente sulla superficie dell'antico Marte. Ora un nuovo confronto dei modelli di deposizione di minerali sul pianeta rosso con deposizioni simili sulla Terra rafforza l'idea che il primo Marte abbia avuto uno o più lunghi periodi dominati da temporali e acqua corrente, con l'acqua poi gelata.

Presentando i risultati oggi alla conferenza di geochimica di Goldschmidt a Barcellona, Il professor Briony Horgan (Purdue University) ha dichiarato:"Sappiamo che ci sono stati periodi in cui la superficie di Marte era ghiacciata; sappiamo che ci sono stati periodi in cui l'acqua scorreva liberamente. Ma non sappiamo esattamente quando erano questi periodi, e quanto sono durati. Non abbiamo mai inviato missioni senza equipaggio in aree di Marte che possono mostrarci queste prime rocce, quindi abbiamo bisogno di usare la scienza legata alla Terra per capire la geochimica di ciò che potrebbe essere accaduto lì.

Il nostro studio degli agenti atmosferici in condizioni climatiche radicalmente diverse come le Cascate dell'Oregon, Hawaii, Islanda, e in altri luoghi della Terra, può mostrarci come il clima influenzi il modello di deposizione di minerali, come vediamo su Marte. Qui sulla Terra, troviamo la deposizione di silice nei ghiacciai che sono caratteristici dello scioglimento dell'acqua. Su Marte, possiamo identificare depositi di silice simili nelle aree più giovani, ma possiamo anche vedere aree più vecchie che sono simili a suoli profondi provenienti da climi caldi sulla Terra. Questo ci porta a credere che su Marte 3-4 miliardi di anni fa, abbiamo avuto una tendenza generale lenta dal caldo al freddo, con periodi di scongelamento e congelamento.

"Se è così, è importante nella ricerca di una possibile vita su Marte. Sappiamo che gli elementi costitutivi della vita sulla Terra si sono sviluppati molto presto dopo la formazione della Terra, e che l'acqua che scorre è essenziale per lo sviluppo della vita. Quindi prove che abbiamo avuto presto, acqua che scorre su Marte, aumenterà le possibilità che la vita semplice possa essersi sviluppata più o meno nello stesso periodo in cui si è sviluppata sulla Terra. Ci auguriamo che la missione Mars 2020 sarà in grado di osservare più da vicino questi minerali, e iniziare a rispondere esattamente a quali condizioni esistevano quando Marte era ancora giovane".

L'analisi della geologia superficiale di Marte supporta una tendenza da un clima caldo a uno freddo, ma gli stessi modelli climatici non lo supportano, a causa del calore limitato proveniente dal giovane Sole. "Se i nostri risultati sono corretti, allora dobbiamo continuare a lavorare sui modelli climatici di Marte, possibilmente per includere alcune sostanze chimiche o geologiche, o altro processo che potrebbe aver riscaldato il giovane pianeta, " disse Organo.

Il team di ricerca ha confrontato i dati della Terra con i minerali marziani rilevati utilizzando lo spettrometro CRISM della NASA, attualmente in orbita attorno a Marte, che può identificare a distanza i prodotti chimici di superficie dove un tempo esisteva l'acqua. Hanno anche preso i dati dal Mars Curiosity Rover. Il professor Horgan è un co-investigatore della missione Mars 2020, che dovrebbe essere lanciato nel luglio 2020 e iniziare a esplorare il cratere Jezero nel febbraio 2021.

Commentando, Il professor Scott McLennan (Stony Brook University) ha affermato:"Ciò che è particolarmente entusiasmante di questo lavoro è che ha utilizzato processi geologici ben compresi basati sulla Terra provenienti da regioni che sono buoni analoghi per Marte. I risultati non solo hanno senso dal punto di vista dello sviluppo di modelli di evoluzione del clima per Marte, ma hanno anche dimostrato un possibile meccanismo per formando i componenti più interessanti e sconcertanti e non cristallini che sono stati trovati in tutti i campioni analizzati finora dal rover Curiosity". (Il professor McLennan non è stato direttamente coinvolto in questo lavoro; questo è un commento indipendente.)

Antiche reti di valli e depositi lacustri su Marte sono una chiara prova che un tempo l'acqua liquida era abbondante sulla superficie, ma se il clima fosse caldo e umido o freddo e ghiacciato è poco compreso. Suggeriamo che la documentazione mineralogica di Marte possa fornire nuovi vincoli sul paleoclima. Qui riportiamo una serie di studi che utilizzano campioni provenienti da terreni analogici di Marte sulla Terra per comprendere meglio gli effetti del clima sulla mineralogia degli agenti atmosferici. Gli agenti atmosferici negli ambienti glaciali alpini delle Cascate dell'Oregon sono guidati da frequenti scioglimenti, e acqua e sedimenti hanno tempi di residenza bassi nel sistema glaciale. Abbondanti prodotti di alterazione nei terreni proglaciali includono rivestimenti di silice sul substrato roccioso e silicati scarsamente cristallini nei sedimenti glaciali. I risultati preliminari dei sedimenti mafici ai margini freddi della calotta antartica mostrano anche silicati scarsamente cristallini, compatibile con l'erosione da fusione transitoria. In contrasto, i sedimenti delle zone a base calda mostrano arricchimenti in minerali argillosi cristallini, che ipotizziamo si formino a causa di tempi di permanenza più lunghi sotto la calotta glaciale.

Tendenze simili si osservano nei suoli mafici terrestri, da minerali argillosi cristallini in suoli a clima caldo a fasi poco cristalline in suoli a clima freddo. Le firme di silice sono state identificate dall'orbita di Marte nei terreni periglaciali amazzonici, e il rover Curiosity ha identificato materiali scarsamente cristallini ricchi di silice nei sedimenti lacustri di Hesperian nel cratere Gale. Suggeriamo che queste fasi amorfe su Marte potrebbero essersi formate in climi freddi durante eventi di fusione punteggiata. Però, le firme di alterazione noachiana più comuni sono i minerali argillosi cristallini in stratigrafie a zone composizionalmente, per i quali gli analoghi terrestri più vicini sono profili di alterazione profonda noti solo per formarsi in climi persistenti dominati dalla pioggia. Queste osservazioni suggeriscono almeno un ottimo clima di lunga durata nel Noachian, ma l'analisi in situ dei sedimenti detritici di Noach entro Marte 2020 sarà necessaria per determinare se le condizioni di ghiaccio prevalessero altrimenti.