Cicli climatici drammatici all'inizio di Marte, innescato dall'accumulo di gas serra, potrebbe essere la chiave per capire come l'acqua liquida abbia lasciato il segno sulla superficie del pianeta, secondo un team di scienziati planetari.

Gli scienziati hanno a lungo discusso su come i canyon profondi e le vaste reti di valli, come quelli scavati dall'acqua corrente nel corso di milioni di anni sulla Terra, potrebbero formarsi su Marte circa 3,8 miliardi di anni fa, un tempo molti credono che il pianeta fosse ghiacciato.

I ricercatori suggeriscono che un Marte precoce ricoperto di ghiacciai potrebbe aver vissuto lunghi periodi caldi, durare fino a 10 milioni di anni alla volta, causato da una densa atmosfera di anidride carbonica e idrogeno.

Il gruppo, che ha pubblicato i suoi risultati oggi (1 dicembre) sulla rivista Lettere di Scienze della Terra e dei Pianeti , scoperto che i cicli di riscaldamento sarebbero durati abbastanza a lungo, e ha prodotto abbastanza acqua, per creare le caratteristiche.

Con l'ipotesi del ciclismo, ottieni questi lunghi periodi di calore che ti danno il tempo sufficiente per formare tutte le diverse reti di valli marziane, "ha detto Natasha Batalha, studente laureato, astronomia e astrofisica, Penn State.

Precedenti studi hanno suggerito che gli impatti di asteroidi potrebbero aver riscaldato il pianeta, creando atmosfere di vapore che portavano alla pioggia. Ma quei periodi caldi avrebbero durate molto più brevi e avrebbero difficoltà a produrre abbastanza acqua, ricercatori hanno detto.

"Pensiamo che Marte debba essere caldo per milioni o decine di milioni di anni, e l'ipotesi dell'impatto può mantenerlo caldo per migliaia di anni, " ha detto Jim Kasting, Evan Pugh Professore di geoscienze, Penn State, e coautore della carta. "In termini di acqua, abbiamo bisogno di milioni di metri di pioggia, e loro (studi precedenti) possono arrivare a centinaia di metri."

Kasting ha detto che le valli sulla superficie marziana sono simili in larghezza al Canyon del fiume Colorado. Gli scienziati stimano che ci siano voluti 16 milioni di anni per il fiume Colorado, gonfiato stagionalmente mentre la neve si scioglie nelle Montagne Rocciose, per scolpire il vicino Grand Canyon.

Utilizzando modelli climatici, il team ha mostrato che i periodi di riscaldamento, causati quando i gas serra hanno raggiunto un certo punto critico, sono durati milioni di anni su Marte. Con la giusta scelta dei parametri, questi periodi caldi possono durare fino a 10 milioni di anni.

Secondo i ricercatori, gas serra accumulati gradualmente nell'atmosfera, eruttato da eruzioni vulcaniche, rilasciato dal raffreddamento del magma sulla superficie o che filtra dalla crosta del pianeta.

La pioggia rimuove naturalmente parte di questo dall'atmosfera quando cade, immagazzinare del carbonio nel terreno attraverso un processo chiamato alterazione chimica. Ma poiché all'inizio di Marte era freddo, ha piovuto di meno e questo processo non è riuscito a tenere il passo, hanno detto i ricercatori.

"Marte è in questa posizione precaria dove è al limite esterno della zona abitabile, " Batalha ha detto. "Sta ricevendo meno flusso solare, quindi inizi in uno stato glaciale. C'è degassamento vulcanico, ma perché sei più freddo, non si ottiene la stessa deposizione di carbonio sulla superficie del pianeta. Anziché, ottieni questo accumulo atmosferico e il tuo pianeta inizia lentamente a salire di temperatura".

Mentre il pianeta si riscaldava, l'erosione chimica alla fine accadrebbe più velocemente di quanto i vulcani potrebbero restituire i gas nell'atmosfera, e il pianeta comincerebbe a raffreddarsi, inaugurando un'altra era glaciale.

Perché la teoria funzioni, gli scienziati hanno affermato che sono necessari ulteriori studi per determinare se sul pianeta potrebbero essere stati prodotti abbastanza anidride carbonica e idrogeno.

"Ci troveremmo bene se il primo Marte avesse una tettonica a zolle proprio come ha la Terra oggi, " Kasting ha detto. "Allora funziona. Ma questo è un grande dibattito. Molte persone pensano che Marte non l'abbia mai avuto".

Batalha ha affermato che elevate quantità di anidride carbonica nell'atmosfera avrebbero portato a piogge molto acide, che avrebbe sciolto le rocce carbonatiche in superficie e le avrebbe depositate nel sottosuolo.

"Quindi, se la prossima missione su Marte fosse in grado di scavare più a fondo, potresti essere in grado di scoprire questi diversi carbonati, " ha detto. "Sarebbe una sorta di pistola fumante per l'anidride carbonica."