Per gli scienziati che cercano di capire come potrebbe essere stato l'antico Marte, il pianeta rosso invia alcuni segnali contrastanti. Le valli e i fondali scolpiti dall'acqua lasciano pochi dubbi sul fatto che un tempo l'acqua scorresse in superficie. Ma i modelli climatici per l'inizio di Marte suggeriscono che le temperature medie in tutto il mondo sono rimaste ben al di sotto dello zero.

Un recente studio condotto dai geologi della Brown University offre un potenziale ponte tra la storia "calda e umida" raccontata dalla geologia marziana e il passato "freddo e ghiacciato" suggerito dai modelli atmosferici. Lo studio mostra che è plausibile, anche se Marte era generalmente ghiacciato, che le temperature massime giornaliere in estate potrebbero sgattaiolare sopra lo zero quanto basta per causare lo scioglimento ai bordi dei ghiacciai. quell'acqua di fusione, prodotto in quantità relativamente piccole anno dopo anno, sarebbe potuto essere sufficiente per scolpire le caratteristiche osservate sul pianeta oggi, concludono i ricercatori.

Lo studio è pubblicato online sulla rivista Icaro . Ashley Palumbo, un dottorato di ricerca studente presso Brown, ha condotto il lavoro con Jim Head, un professore del Dipartimento della Terra di Brown, Scienze ambientali e planetarie, e Robin Wordsworth, professore alla School of Engineering and Applied Sciences di Harvard.

Palumbo afferma che la ricerca è stata ispirata dalle dinamiche climatiche trovate qui sulla Terra.

"Lo vediamo nelle valli aride antartiche, dove la variazione stagionale della temperatura è sufficiente per formare e sostenere i laghi anche se la temperatura media annuale è ben al di sotto dello zero, — disse Palumbo. — Volevamo vedere se fosse possibile qualcosa di simile per l'antico Marte.

I ricercatori hanno iniziato con un modello climatico all'avanguardia per Marte, che presuppone un'atmosfera antica composta in gran parte da anidride carbonica (come lo è oggi). Il modello produce generalmente un Marte precoce freddo e ghiacciato, in parte perché si pensa che la produzione di energia del sole sia stata molto più debole all'inizio della storia del sistema solare. I ricercatori hanno eseguito il modello per un ampio spazio di parametri per variabili che potrebbero essere state importanti circa 4 miliardi di anni fa, quando si formarono le iconiche reti di valli sugli altopiani meridionali del pianeta.

Mentre gli scienziati generalmente concordano sul fatto che l'atmosfera marziana fosse più densa in passato, non è chiaro quanto fosse effettivamente spessa. Allo stesso modo, mentre la maggior parte dei ricercatori concorda sul fatto che l'atmosfera fosse principalmente anidride carbonica, potrebbero essere state presenti piccole quantità di altri gas serra. Così Palumbo e i suoi colleghi hanno eseguito il modello con vari spessori atmosferici plausibili e quantità extra di riscaldamento a effetto serra.

Inoltre, non si sa esattamente quali potrebbero essere state le variazioni nell'orbita di Marte 4 miliardi di anni fa, così i ricercatori hanno testato una serie di scenari orbitali plausibili. Hanno testato diversi gradi di inclinazione dell'asse, che influenza la quantità di luce solare ricevuta dalle latitudini superiori e inferiori del pianeta, così come diversi gradi di eccentricità, la misura in cui l'orbita del pianeta attorno al sole devia da un cerchio, che possono amplificare le variazioni di temperatura stagionali.

Il modello ha prodotto scenari in cui il ghiaccio ricopriva la regione vicino alla posizione delle reti di valli. E mentre la temperatura media annuale del pianeta in quegli scenari è rimasta ben al di sotto dello zero, il modello ha prodotto temperature massime estive negli altopiani meridionali che hanno superato lo zero.

Affinché questo meccanismo possa spiegare le reti di valli, deve produrre il corretto volume d'acqua nel tempo di formazione della rete valliva, e l'acqua deve defluire in superficie a velocità paragonabili a quelle necessarie per l'incisione della rete di valle. Alcuni anni fa, Capo ed Eliot Rosenberg, uno studente universitario alla Brown all'epoca che da allora si è laureato, pubblicò una stima della quantità minima di acqua necessaria per scolpire la più grande delle valli. Usandolo come guida, insieme a stime dei tassi di deflusso necessari e della durata della formazione della rete di valli da altri studi, Palumbo ha mostrato che i modelli in cui l'orbita marziana era altamente eccentrica soddisfacevano effettivamente questi criteri. Quel grado di eccentricità richiesto è ben all'interno della gamma di possibili orbite per Marte 4 miliardi di anni fa, dice Palumbo.

Presi insieme, Palumbo dice, i risultati offrono un potenziale mezzo per riconciliare l'evidenza geologica dell'acqua che scorre sul primo Marte con l'evidenza atmosferica di un pianeta freddo e ghiacciato.

"Questo lavoro aggiunge un'ipotesi plausibile per spiegare il modo in cui l'acqua liquida potrebbe essersi formata su Marte primordiale, in un modo simile allo scioglimento stagionale che produce i torrenti e i laghi che osserviamo durante il nostro lavoro sul campo nelle valli secche antartiche di McMurdo, " Head ha detto. "Stiamo attualmente esplorando ulteriori meccanismi di riscaldamento del candidato, compresi vulcanismo e crateri da impatto, che potrebbe anche contribuire allo scioglimento di un primo Marte freddo e ghiacciato".

Quindi, mentre il lavoro non chiude il dibattito "freddo e ghiacciato" contro "caldo e umido", fa pensare che un Marte primitivo per lo più congelato fosse una possibilità concreta.