Uma nova técnica desenvolvida por geólogos do MIT permite que os cientistas vejam com que intensidade os rios costumavam fluir em Marte e como eles atualmente fluem em Titã. O método usa observações de satélite para estimar a taxa na qual os rios movem fluidos e sedimentos a jusante.

Aplicando sua nova técnica, a equipe do MIT calculou a velocidade e a profundidade dos rios em certas regiões de Marte há mais de 1 bilhão de anos. Eles também fizeram estimativas semelhantes para os rios atualmente ativos em Titã, embora a espessa atmosfera da lua e a distância da Terra dificultem sua exploração, com muito menos imagens disponíveis de sua superfície do que as de Marte.

“O que é empolgante em Titã é que ele é ativo. Com esta técnica, temos um método para fazer previsões reais para um local onde não obteremos mais dados por muito tempo”, diz Taylor Perron, professor de Cecil e Ida Green no Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias do MIT ( EAPS). “E em Marte, isso nos dá uma máquina do tempo, para pegar os rios que estão mortos agora e ter uma noção de como eles eram quando estavam fluindo ativamente.”

Perron e seus colegas publicaram seus resultados hoje no Proceedings of the National Academy of Sciences. Os coautores de Perron no MIT são o primeiro autor Samuel Birch, Paul Corlies e Jason Soderblom, com Rose Palermo e Andrew Ashton da Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), Gary Parker da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign e colaboradores da Universidade da Califórnia em Los Angeles, Universidade de Yale e Universidade de Cornell.

O estudo da equipe surgiu da perplexidade de Perron e Birch sobre os rios de Titã. As imagens obtidas pela sonda Cassini da NASA mostraram uma curiosa falta de deltas em forma de leque na foz da maioria dos rios da lua, ao contrário de muitos rios na Terra. Será que os rios de Titã não carregam fluxo ou sedimentos suficientes para construir deltas?

O grupo se baseou no trabalho do coautor Gary Parker, que nos anos 2000 desenvolveu uma série de equações matemáticas para descrever o fluxo de rios na Terra. Parker havia estudado medições de rios feitas diretamente no campo por outros. A partir desses dados, ele descobriu que havia certas relações universais entre as dimensões físicas de um rio – sua largura, profundidade e inclinação – e a velocidade com que ele corria. Ele elaborou equações para descrever matematicamente essas relações, levando em consideração outras variáveis, como o campo gravitacional atuando no rio e o tamanho e a densidade do sedimento sendo empurrado ao longo do leito do rio.

“Isso significa que rios com gravidade e materiais diferentes devem seguir relações semelhantes”, diz Perron. “Isso abriu a possibilidade de aplicar isso a outros planetas também.”

Na Terra, os geólogos podem fazer medições de campo da largura, inclinação e tamanho médio dos sedimentos de um rio, os quais podem ser inseridos nas equações de Parker para prever com precisão a vazão de um rio ou quanta água e sedimento ele pode mover rio abaixo. Mas para rios em outros planetas, as medições são mais limitadas e amplamente baseadas em imagens e medições de elevação coletadas por satélites remotos. Para Marte, vários orbitadores obtiveram imagens de alta resolução do planeta. Para Titan, as visualizações são poucas e distantes entre si.

Birch percebeu que qualquer estimativa do fluxo do rio em Marte ou Titã teria que se basear nas poucas características que podem ser medidas a partir de imagens e topografia remotas – ou seja, a largura e a inclinação de um rio. Com alguns ajustes algébricos, ele adaptou as equações de Parker para trabalhar apenas com entradas de largura e inclinação. Ele então reuniu dados de 491 rios na Terra, testou as equações modificadas nesses rios e descobriu que as previsões baseadas apenas na largura e na inclinação de cada rio eram precisas.

Em seguida, ele aplicou as equações a Marte e, especificamente, aos rios antigos que conduzem às crateras Gale e Jezero, que se acredita terem sido lagos cheios de água bilhões de anos atrás. Para prever a vazão de cada rio, ele inseriu as equações da gravidade de Marte e estimativas da largura e inclinação de cada rio, com base em imagens e medições de elevação feitas por satélites em órbita.

A partir de suas previsões de taxa de fluxo, a equipe descobriu que os rios provavelmente fluíram por pelo menos 100.000 anos na Cratera Gale e pelo menos 1 milhão de anos na Cratera Jezero - tempo suficiente para possivelmente sustentar a vida. Eles também foram capazes de comparar suas previsões do tamanho médio dos sedimentos no leito de cada rio com medições reais de grãos marcianos perto de cada rio, feitas pelos rovers Curiosity e Perseverance da NASA. Essas poucas medições de campo permitiram à equipe verificar se suas equações, aplicadas em Marte, eram precisas.

A equipe então se aproximou de Titã. Eles se concentraram em dois locais onde as encostas dos rios podem ser medidas, incluindo um rio que deságua em um lago do tamanho do Lago Ontário. Este rio parece formar um delta ao desaguar no lago. No entanto, o delta é um dos poucos que se pensa existir na lua - quase todos os rios visíveis que desaguam em um lago misteriosamente não possuem um delta. A equipe também aplicou seu método a um desses outros rios sem delta.

Eles calcularam o fluxo de ambos os rios e descobriram que eles podem ser comparáveis ??a alguns dos maiores rios da Terra, com deltas estimados para ter uma vazão tão grande quanto o Mississippi. Ambos os rios devem mover sedimentos suficientes para construir deltas. No entanto, a maioria dos rios em Titã não possui depósitos em forma de leque. Algo mais deve estar em ação para explicar essa falta de depósitos fluviais.

Em outra descoberta, a equipe calculou que os rios em Titã deveriam ser mais largos e ter um declive mais suave do que os rios com o mesmo fluxo na Terra ou em Marte. “Titã é o lugar mais parecido com a Terra”, diz Birch. “Nós só tivemos um vislumbre disso. Há muito mais que sabemos que está lá embaixo, e essa técnica remota está nos aproximando um pouco mais.”

Esta pesquisa foi apoiada, em parte, pela NASA e pela Fundação Heising-Simons.Imagens