A interação de partículas de poeira em tempestades de poeira marcianas pode causar campos elétricos que são poderosos o suficiente para ter cargas que induzem ondas eletromagnéticas estacionárias conhecidas como ressonâncias Sumann. Esta é a conclusão tirada por físicos da HSE University, do Space Research Institute e do MIPT. O artigo foi publicado na revista Icarus.
Marte tem sido um foco de estudo ativo na última década, com pesquisadores analisando possíveis missões espaciais ao planeta. O conhecimento sobre a atmosfera marciana aumenta as chances de que tais missões sejam bem-sucedidas. Em particular, o comportamento das partículas de poeira e do sistema de poeira de plasma na superfície de Marte deve ser levado em consideração no planejamento de viagens espaciais.
Em 2009, um radiotelescópio de 34 m da Deep Space Network da NASA registrou uma radiação de micro-ondas não térmica durante uma tempestade de areia marciana. No espectro de radiação observado, atributos de ressonâncias Schumann foram detectados nas frequências de 7,83 Hz, 14,1 Hz e 20,3 Hz.
Pesquisadores da HSE University, do Space Research Institute e do MIPT analisaram o papel da poeira e do plasma de poeira na excitação de ondas eletromagnéticas de frequência ultrabaixa (abaixo de 100 kHz) em Marte. Desde meados da década de 1950, esse fenômeno é conhecido como ressonâncias de Schumann, em homenagem a Otto Schumann, um estudioso austríaco que foi o primeiro a estudar ondas eletromagnéticas em pé em um ressonador da ionosfera da Terra.
Para ondas eletromagnéticas, a Terra e sua ionosfera são um enorme ressonador esférico, com sua cavidade preenchida com um meio eletricamente condutor fraco. Se uma onda eletromagnética que evolui neste meio circunda a Terra e ressoa, ela pode existir por muito tempo.
As ressonâncias de Schumann na Terra são provavelmente causadas por cargas de tempestades na cavidade esférica entre a superfície do planeta e as camadas inferiores da ionosfera.
“A atividade dos relâmpagos está relacionada à temperatura média na Terra”, disse Sergey Popel, professor da Faculdade de Física de HSE e chefe de laboratório do RAS Space Research Institute. “As observações também confirmam uma correlação entre a temperatura e as amplitudes das ressonâncias de Schumann na Terra. Esses dados se tornaram a base para nossos estudos de fenômenos semelhantes em Marte.”
Os estudiosos analisaram o mecanismo que garante o carregamento de energia no ressonador Schumann. Descobriu-se que as descargas elétricas são um ‘bom candidato. “Mas essas descargas elétricas têm uma natureza diferente em comparação com os relâmpagos terrestres. Relâmpagos em sua compreensão terrestre não são típicos da atmosfera marciana em que a poeira gira, também chamada de’ redemoinhos de poeira”, são generalizados. São pequenas tempestades com cerca de 100 m de diâmetro que duram vários minutos. É por isso que não há análogos às nuvens meteorológicas terrestres na rara e seca atmosfera marciana, mas o fenômeno da poeira desempenha um papel importante.
O processo de carregar as partículas de poeira na atmosfera marciana tem semelhanças com os processos que ocorrem nas nuvens vulcânicas da Terra: duas partículas do mesmo material colidem, e a menor recebe uma carga negativa, enquanto a maior carrega positivamente. Sob a gravidade, as partículas carregadas positivamente mais pesadas se reúnem nas partes inferiores dos redemoinhos de poeira, enquanto as partículas carregadas negativamente mais leves permanecem na parte superior. Cargas separadas, o que pode levar a descargas elétricas.
No entanto, os autores do artigo afirmam que até o momento não há nenhuma evidência experimental inequívoca que confirmaria a existência de descargas elétricas na atmosfera de Marte. Módulos orbitais que estudam Marte geralmente estudam as camadas superiores da atmosfera, enquanto a camada inferior permanece fora de sua zona de monitoramento. Para saber com certeza se existem ressonâncias Schumann em Marte, os campos elétricos na superfície do planeta precisam ser medidos.
“Idealmente, deveríamos medir a amplitude das oscilações de Schumann e entender se há uma correlação entre as mudanças nas amplitudes das ressonâncias de Schumann e as mudanças na intensidade das tempestades de poeira em Marte”, disse Sergey Popel. “Mas, para fazer isso, precisaríamos de alguns equipamentos altamente sensíveis.”
Nenhum desses projetos foi planejado ainda, mas a segunda etapa da missão ExoMars, que está programada para o segundo semestre de 2022, provavelmente contribuirá para esses estudos.
Publicado em 05/11/2021 22h24
Artigo original:
Estudo original: