O que acontece quando uma super tempestade solar atinge Marte? Graças às sondas orbitais de Marte da Agência Espacial Europeia (ESA), sabemos agora: falhas nas naves espaciais e uma atmosfera superior sobreenergizada.
Em Maio de 2024, a Terra foi atingida pela maior tempestade solar registada em mais de 20 anos. Levou a atmosfera do nosso planeta a um estado de hiperatividade, desencadeando auroras cintilantes que foram vistas até no México.
Esta tempestade também atingiu Marte. Felizmente, as duas sondas orbitais de Marte da ESA – Mars Express e ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) – estavam no lugar certo, no momento certo, com um monitor de radiação a bordo da TGO a detectar uma dose equivalente a 200 dias “normais” em apenas 64 horas.
Um novo estudo publicado na Nature Communications revela agora, com mais detalhe, como esta intensa actividade tempestuosa afetou o Planeta Vermelho.
“O impacto foi notável: a alta atmosfera de Marte foi inundada por electrões”, afirma Jacob Parrott, investigador da ESA e principal autor do estudo. “Foi a maior resposta a uma tempestade solar que já vimos em Marte.”
A super tempestade provocou um aumento drástico da concentração de electrões em duas camadas distintas da atmosfera marciana, a altitudes de cerca de 110 e 130 km, com aumentos de 45% e uns impressionantes 278%, respectivamente. Esta é a maior concentração de electrões já observada nesta camada da atmosfera marciana.
“A tempestade também causou erros nos computadores de ambas as sondas orbitais – um perigo típico do clima espacial, uma vez que as partículas envolvidas são muito energéticas e difíceis de prever”, acrescenta Jacob. “Felizmente, as naves espaciais foram concebidas tendo isso em conta e construídas com componentes resistentes à radiação e sistemas específicos para detectar e corrigir estes erros. Recuperaram rapidamente”.
Uma nova técnica pioneira
Para investigar o impacto da supertempestade em Marte, Jacob e os seus colegas utilizaram uma técnica pioneira da ESA conhecida como ocultação rádio.
Em primeiro lugar, a Mars Express enviou um sinal de rádio para a TGO no preciso momento em que desaparecia no horizonte marciano. À medida que a TGO desaparecia, o sinal de rádio era desviado (“refractado”) pelas várias camadas da atmosfera de Marte antes de ser captado pela sonda orbital, permitindo aos cientistas obter mais informação sobre cada camada. Os investigadores também utilizaram observações da missão MAVEN da NASA para confirmar as densidades electrónicas.
“Esta técnica já é utilizada há décadas para explorar o Sistema Solar, mas com sinais enviados de uma nave espacial para a Terra“, afirma Colin Wilson, cientista de projeto da ESA para a Mars Express e a TGO, e coautor do estudo. “Foi apenas nos últimos cinco anos, aproximadamente, que começámos a utilizá-la em Marte entre duas naves espaciais, como a Mars Express e a TGO, que normalmente utilizam estes rádios para transmitir dados entre orbitadores e rovers. É fantástico vê-la em acção.”
A ESA utiliza rotineiramente a ocultação rádio entre órbitas na Terra e planeia utilizá-la com mais frequência em futuras missões planetárias.
Mundos diferentes, climas diferentes
A super tempestade foi sentida de forma muito diferente na Terra e em Marte, evidenciando as diferenças entre os dois mundos.
Na Terra, a resposta da atmosfera superior foi mais atenuada, graças ao efeito de protecção do campo magnético terrestre. Além de desviar muitas partículas da tempestade solar da Terra, o campo magnético também desviou algumas em direcção aos polos terrestres, onde iluminaram o céu com auroras.
Embora as suas diferenças possam dificultar a comparação directa entre planetas, compreender como a actividade solar impacta os habitantes do Sistema Solar — por outras palavras, a previsão do clima espacial — é extremamente importante. Na Terra, as tempestades solares podem ser perigosas e prejudiciais para os astronautas e para os equipamentos no espaço, além de poderem afectar os nossos satélites e sistemas (energia, rádio, navegação) em órbitas mais distantes.
No entanto, estudar o clima espacial é difícil, uma vez que o Sol emite radiação e material de forma errática, tornando as medições direccionadas em grande parte oportunistas. “Felizmente, conseguimos utilizar esta nova técnica com a Mars Express e a TGO apenas 10 minutos após uma grande erupção solar ter atingido Marte. Actualmente, apenas realizamos duas observações por semana em Marte, pelo que o timing foi extremamente oportuno“, acrescenta Jacob.
Jacob e os seus colegas registaram as consequências de três eventos solares – todos parte da mesma tempestade, mas diferentes em termos do que lançam para o espaço e de como o fazem: uma explosão de radiação, uma rajada de partículas de alta energia e uma erupção de material conhecida como ejeção de massa coronal (EMC).
Em conjunto, estes eventos enviaram plasma magnetizado, energético e de alta velocidade, bem como raios X, em direção a Marte. Quando esta avalanche de material atingiu a atmosfera superior do planeta, colidiu com átomos neutros e arrancou os seus electrões, fazendo com que a região se enchesse de electrões e partículas carregadas.
“Os resultados melhoram a nossa compreensão de Marte ao revelar como as tempestades solares depositam energia e partículas na atmosfera marciana – algo importante, pois sabemos que o planeta perdeu enormes quantidades de água e a maior parte da sua atmosfera para o espaço, provavelmente devido ao fluxo contínuo de partículas provenientes do Sol”, afirma Colin.
“Mas há outro aspecto a considerar: a estrutura e a composição da atmosfera de um planeta influenciam a forma como os sinais de rádio se propagam pelo espaço. Se a alta atmosfera de Marte estiver repleta de electrões, isso pode bloquear os sinais que usamos para explorar a superfície do planeta através do radar, tornando-se um factor crucial no planeamento das nossas missões – e impactando a nossa capacidade de investigar outros mundos.”
Texto original: ESA’s Mars orbiters watch solar superstorm hit the Red Planet
Texto e imagens: ESA
Tradução automática via Google
Edição: Rui Barbosa