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A atmosfera de Marte acolhe camadas de íons metalálicos

Concepção artística mostra a espaçonave MAVEN e o horizonte de Marte. Crédito: Goddard Space Flight Center da Nasa

A atmosfera de Marte abriga uma camada de átomos de metal carregados eletricamente (íons), e eles não estão se comportando como esperado.

A nave espacial MAVEN (Atmosfera de Marte e Emissão Volátil) da NASA encontrou camadas de íons metálicos na atmosféricos superior (ionosfera) de Marte que desafiam os modelos existentes vagamente baseados na atmosfera terrestre.

“A MAVEN fez a primeira detecção direta da presença permanente de íons metálicos na ionosfera de um planeta diferente da Terra”, disse Joseph Grebowsky, do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, chefe da equipe que encontrou esses metais marcianos.

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A sonda MAVEN está explorando a atmosfera superior marciana para entender como o planeta perdeu a maior parte de seu ar, transformando-se de um mundo que poderia ter suportado a vida a bilhões de anos atrás em um planeta frio e deserto hoje. Compreender a atividade da ionosférica está esclarecendo como a atmosfera marciana está sendo perdida para o espaço, de acordo com a equipe de pesquisadores da missão.

“Já que íons metálicos têm vidas longas e são transportados para longe de sua região de origem por ventos neutros e campos elétricos, eles podem ser usados para inferir o movimento na ionosfera, semelhante à maneira que usamos uma folha solta no ar para revelar de que maneira o vento está soprando. Marte está nos dando observações ao mesmo tempo iguais e diferente das registradas na Terra, e isso é muito emocionante”, explica Grebowsky, principal autor do artigo sobre esta pesquisa que foi publicada recentemente no periódico Geophysical Research Letters.

O metal vem de uma chuva de minúsculos meteoroides que caem constante sobre o planeta vermelho. Quando um meteorito de alta velocidade atinge a atmosfera marciana, ele se vaporiza. Os átomos de metal na trilha de vapor obtém alguns de seus elétrons arrancados por outros átomos e moléculas carregados na ionosfera, transformando os átomos de metal em íons eletricamente carregados.

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Em outras palavras, o espaço entre os planetas está cheio de pó metálico e de rochas que vagueiam pelo espaço. À medida que são atraídos para a atmosfera de um planeta, eles se queimam, deixando para trás partículas de metal como ferro e magnésio. Na Terra, o comportamento dessas partículas é majoritariamente controlado pelo forte campo magnético do nosso planeta. Isso faz com essas partículas usem a linhas do fluxo do campo magnéticos terrestre como uma espécie de para formar camadas finas em toda a extensão da atmosfera.

A MAVEN detectou íons de ferro, magnésio e sódio na atmosfera superior de Marte nos últimos dois anos usando o seu instrumento espectrômetro de massa de íons (Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer), dando à equipe confiança de que os íons metálicos são uma característica permanente.

Íons metálicos na alta atmosfera marciana já haviam sido registrado anteriormente. “Detectamos íons metálicos associados com a passagem de raspão do Cometa Siding durante a primavera de 2014, mas isso foi um evento único e não nos informou sobre a presença a longo prazo de íons”, disse Grebowsky. A poeira interplanetária que causa as chuvas de meteoros é comum em todo o nosso Sistema Solar, por isso é provável que todos os planetas e luas do sistema solar com atmosferas substanciais tenham íons metálicos, de acordo com a equipe.

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Isso é creditado como verdadeiro também porquê sondas, medições de radar e satélite detectaram camadas de íons metálicos na atmosfera acima da Terra. Também já houve evidência indireta de íons metálicos acima de outros planetas em nosso sistema solar. E quando naves espaciais estão explorando esses mundos em suas órbitas, às vezes seus sinais de rádio passam pela atmosfera do planeta no caminho para a Terra, e às vezes partes do sinal ficam bloqueadas. O que tem sido interpretado como interferência de elétrons na ionosfera do planeta, sendo que por vezes esses elétrons supostamente podem estar associados com íons metálicos. No entanto, a detecção direta de longo prazo dos íons metálicos feita MAVEN é a primeira evidência conclusiva de que esses íons existem em outro planeta e que eles são uma característica permanente.

Mas Marte, onde as detecções foram realizadas pela MAVEN, não tem campo magnético. O planeta tem pequenas regiões com campos magnéticos fracos em seu hemisfério sul, mas sem um campo global como o da Terra. Então, Marte não deveria ser capaz de formar as camadas que a MAVEN vê.

“Algo está causando essas camadas – algo está empurrando-os ao redor — mas não sabemos o quê”, diz Grebowsky. As pequenas protuberâncias de campo magnético de Marte certamente desempenham um papel, e os ventos através da atmosfera provavelmente também, mas o mecanismo exato deve ser diferente do que está em funcionamento na Terra.

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Grebowsky diz que esperou durante anos que a atmosfera marciana tivesse íons metálicos, mas esta é a primeira vez que uma nave espacial confirmou sua presença contínua.

Metal pesado

Ele e seus colegas também encontraram uma distribuição inesperada de íons de ferro e de magnésio em Marte. O ferro é mais pesado que o magnésio, por isso deve afundar e deixar menos ferro do que magnésio na atmosfera. Em vez disso, os dois estão muito bem misturados na alta atmosfera do que era esperado. “Os perfis são surpreendentemente ordenados em relação à altitude”, diz Grebowsky. “É muito diferente na Terra.”

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Essas nuvens onduladas de metais podem estar relacionadas à química e ao clima na atmosfera superior de Marte. Elas podem até ajudar a explicar como o planeta perdeu grande parte de sua atmosfera para o espaço, o que o deixou seco e estéril.

“Em termos de compreensão da habitabilidade de um planeta, é muito importante ter certeza sobre a compreensão dos processos atmosféricos”, diz Guillaume Gronoff, do Langley Research Center da NASA. “Esses dados aqui estão mostrando que há algumas coisas que não conseguimos entender”.

Esses novos achados da MAVEN produzem mais perguntas do que respostas: como os íons metálicos ficam tão altos na atmosfera? Como eles formam camadas como a Terra sem um forte campo magnético? Por que eles estão tão bem misturados juntos?

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E os modelos que temos agora da atmosfera de Marte não podem explicar nenhum desses fenômenos. “Isso é nítido, porque nos mostra que a atmosfera marciana é uma atmosfera por si só. Não é apenas uma outra Terra que é um pouco diferente”, diz Dean Pesnell, que também está baseado no NASA Goddard Space Flight Center, mas que não esteve envolvido nesta pesquisa.

O estudo foi publicado em 10 de abril de 2017 no Geophysical Research Letters.

Referências

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  1. GREBOWSKY, J. M. et al. Unique, non-Earthlike, meteoritic ion behavior in upper atmosphere of Mars. NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland, U.S.A.: Geophysical Research Letters, p.Disponível em: <http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2017GL072635/abstract>. DOI: 10.1002/2017GL072635
  2. AGU Joint Release. NASA’s Maven Mission Reveals Mars Has Metal In Its Atmosphere. Disponível em: <http://news.agu.org/press-release/nasas-maven-mission-reveals-mars-metal-atmosphere/>. Acesso em: 13 abr. 2017.
  3. STEIGERWALD, Bill (NASA’s Editor).NASA’s MAVEN Reveals Mars Has Metal in its Atmosphere.  Disponível em: <https://www.nasa.gov/press-release/goddard/2017/metal-mars>. Acesso em: 13 abr. 2017.
  4. CRANE, Leah (New Scientist’s Editor). Mars’s atmosphere hosts metal layers that shouldn’t exist.  Disponível em: <https://www.newscientist.com/article/2127673-marss-atmosphere-hosts-metal-layers-that-shouldnt-exist/>. Acesso em: 13 abr. 2017.
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