Cinco anos após a espaçonave MAVEN da NASA entrar em órbita ao redor de Marte, os dados da missão levaram à criação de um mapa de sistemas de corrente elétrica na atmosfera marciana.
“Essas correntes desempenham um papel fundamental na perda atmosférica que transformou Marte de um mundo que poderia ter sustentado a vida em um deserto inóspito”, disse o físico experimental Robin Ramstad, da Universidade do Colorado, Boulder. “Agora estamos trabalhando no uso das correntes para determinar a quantidade precisa de energia que é extraída do vento solar e alimenta a fuga atmosférica”. Ramstad é o principal autor de um artigo sobre esta pesquisa publicado em 25 de maio na Nature Astronomy.
Créditos: NASA/Goddard/MAVEN/CU Boulder/SVS
A Terra também tem esses sistemas atuais: podemos até vê-los na forma de exibições coloridas de luz no céu noturno perto das regiões polares conhecidas como aurora, ou luzes do norte e do sul. As auroras da Terra estão fortemente ligadas às correntes, geradas pela interação do campo magnético da Terra com o vento solar, que fluem ao longo das linhas verticais do campo magnético para a atmosfera, concentrando-se nas regiões polares. Estudar o fluxo de eletricidade a milhares de quilômetros acima de nossas cabeças, porém, conta apenas parte da história sobre a situação em Marte. A diferença está nos respectivos campos magnéticos dos planetas, porque enquanto o magnetismo da Terra vem de dentro, o de Marte não.
Campos magnéticos planetários
O magnetismo da Terra vem de seu núcleo, onde o ferro fundido e eletricamente condutor flui sob a crosta. Seu campo magnético é global, o que significa que envolve todo o planeta. Como Marte é um planeta rochoso e terrestre como a Terra, pode-se supor que o mesmo tipo de paradigma magnético também funciona lá. No entanto, Marte não gera um campo magnético por conta própria, fora de manchas relativamente pequenas de crosta magnetizada. Algo diferente do que observamos na Terra deve estar acontecendo no Planeta Vermelho.
O que está acontecendo acima de Marte?
O vento solar, composto em grande parte por elétrons e prótons eletricamente carregados, sopra constantemente do Sol a cerca de um milhão de quilômetros por hora. Ele flui e interage com os objetos em nosso sistema solar. O vento solar também é magnetizado e esse campo magnético não pode penetrar facilmente na atmosfera superior de planetas não magnetizados como Marte. Em vez disso, as correntes que ele induz na ionosfera do planeta causam um empilhamento e fortalecimento do campo magnético, criando a chamada magnetosfera induzida. Como o vento solar alimenta essa magnetosfera induzida em Marte não foi bem compreendido até agora.
À medida que os íons e elétrons do vento solar colidem com esse campo magnético induzido mais forte perto de Marte, eles são forçados a se separar devido à carga elétrica oposta. Alguns íons fluem em uma direção, alguns elétrons na outra direção, formando correntes elétricas que se estendem do lado diurno para o lado noturno do planeta. Ao mesmo tempo, os raios X solares e a radiação ultravioleta ionizam constantemente parte da atmosfera superior de Marte, transformando-a em uma combinação de elétrons e íons eletricamente carregados que podem conduzir eletricidade.
“A atmosfera de Marte se comporta um pouco como uma esfera de metal fechando um circuito elétrico”, disse Ramstad. “As correntes fluem na atmosfera superior, com as camadas de corrente mais fortes persistindo a 120-200 quilômetros (cerca de 75-125 milhas) acima da superfície do planeta.” Tanto o MAVEN quanto as missões anteriores viram dicas localizadas dessas camadas atuais antes, mas nunca antes conseguiram mapear o circuito completo, desde sua geração no vento solar, até onde a energia elétrica é depositada na atmosfera superior.
Detectar diretamente essas correntes no espaço é extremamente difícil. Felizmente, as correntes distorcem os campos magnéticos do vento solar, detectáveis ??pelo magnetômetro sensível da MAVEN. A equipe usou o MAVEN para mapear a estrutura média do campo magnético em torno de Marte em três dimensões e calculou as correntes diretamente de suas distorções da estrutura do campo magnético.
“Com uma única operação elegante, a força e os caminhos das correntes saem deste mapa do campo magnético”, disse Ramstad.
O destino do planeta vermelho
Sem um campo magnético global em torno de Marte, as correntes induzidas no vento solar podem formar uma conexão elétrica direta com a atmosfera superior marciana. As correntes transformam a energia do vento solar em campos magnéticos e elétricos que aceleram partículas atmosféricas carregadas para o espaço, levando a fuga atmosférica para o espaço. Os novos resultados revelam várias características inesperadas específicas do objetivo da MAVEN de entender a fuga atmosférica: a energia que impulsiona a fuga parece ser extraída de um volume muito maior do que se supunha.
A perda atmosférica causada pelo vento solar está ativa há bilhões de anos e contribuiu para a transformação de Marte de um planeta quente e úmido que poderia ter abrigado vida em um deserto frio global. A MAVEN continua a explorar como esse processo funciona e quanto da atmosfera do planeta foi perdida.
Esta pesquisa foi financiada pela missão MAVEN. O principal investigador da MAVEN está sediado no Laboratório de Física Atmosférica e Espacial da Universidade do Colorado, Boulder, e Goddard da NASA gerencia o projeto MAVEN. A NASA está explorando nosso Sistema Solar e além, descobrindo mundos, estrelas e mistérios cósmicos próximos e distantes com nossa poderosa frota de missões espaciais e terrestres.
Publicado em 14/02/2022 21h15
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