Observamos turbilhões de poeira há décadas com rovers e sondas orbitais em Marte. Esta investigação dá um grande passo em frente, sendo a primeira a rastrear o movimento de tantos destes tornados para descobrir exatamente como se deslocam pela superfície de Marte.
O estudo foi liderado por Valentin Bickel, da Universidade de Berna, na Suíça. O seu catálogo é o primeiro a incluir as velocidades e as direções dos movimentos dos turbilhões de poeira em todo o planeta.
“Os turbilhões de poeira tornam visível o vento, normalmente invisível”, explica Valentin. “Ao medir a sua velocidade e direção de deslocação, começámos a mapear o vento em toda a superfície de Marte. Isto era impossível antes porque não tínhamos dados suficientes para fazer este tipo de medição à escala global.”
Marte é um planeta dramático, com vastos vulcões e crateras cavernosas. Porque nos devemos concentrar em algo aparentemente tão sem graça quanto a poeira?
O pó pode proteger o Sol, mantendo as temperaturas diurnas mais baixas, e atuar como um cobertor para manter as temperaturas noturnas mais elevadas. As partículas de poeira podem atuar como ponto de partida para a formação de nuvens, enquanto as tempestades de poeira podem mesmo forçar o vapor de água a escapar para o espaço.
Ao contrário da Terra, onde é removida do ar pela chuva, a poeira pode permanecer na atmosfera de Marte durante muito tempo, sendo soprada por todo o planeta. Assim sendo, para uma melhor compreensão do clima de Marte, os cientistas estão interessados em compreender quando, onde e como a poeira é levantada da superfície para a atmosfera.
Mais dados, melhor imagem
Para este novo estudo, os investigadores treinaram uma rede neural para reconhecer turbilhões de poeira e, em seguida, analisaram imagens captadas pela Mars Express desde 2004 e pela ExoMars TGO desde 2016 para construir um catálogo de 1.039 deles.
O mapa acima mostra a localização de todos os 1.039 turbilhões de poeira e a direção do movimento de 373. Confirma que, embora os turbilhões de poeira sejam encontrados em todo o Marte, mesmo nos seus imponentes vulcões, muitos são varridos de certas “regiões de origem”. Por exemplo, muitos estavam agrupados na Amazonis Planitia (canto superior esquerdo do mapa), uma enorme área de Marte coberta por uma fina camada de poeira e areia.
Ao monitorizar a velocidade de movimento dos turbilhões de poeira, os investigadores encontraram velocidades de vento de até 44 m/s, ou 158 km/h. Isto é mais rápido do que já medimos com rovers em terra – embora valha a pena notar que o ar marciano é tão rarefeito que um ser humano mal notaria um vento de 100 km/h em Marte.
Os investigadores descobriram que, na maioria dos casos, os turbilhões de poeira estavam a ser soprados pela paisagem mais rapidamente do que os nossos modelos meteorológicos atuais para Marte previam. Em locais onde a velocidade do vento é superior ao esperado, pode haver mais poeira a ser levantada do solo do que imaginávamos.
Tal como a Terra, Marte tem estações do ano. O catálogo destaca ainda que os turbilhões de poeira são mais comuns na primavera e no verão de cada hemisfério. Duram alguns minutos e ocorrem geralmente durante o dia, com um pico entre as 11h e as 14h, hora solar local.
Isto é muito semelhante ao que vemos na Terra, onde os redemoinhos de poeira são mais comuns em locais secos e poeirentos, ao final da manhã e início da tarde, durante os meses de verão.
Melhor imagem, exploração mais segura
Este tipo de visão geral requer muitos dados, que não podem ser captados apenas pelos rovers e sondas de aterragem. Até agora, os nossos modelos do clima de Marte baseavam-se nos dados limitados que temos de missões que não cobrem grande parte da superfície do planeta.
Graças a este estudo, temos agora muitas novas medições de todo o planeta Marte, ajudando a informar e refinar os modelos. Isto melhora a nossa compreensão e previsões dos padrões de vento em torno do Planeta Vermelho.
“As informações sobre as velocidades e direções do vento são também muito importantes no planeamento da chegada de futuros módulos de aterragem e sondas a Marte”, menciona Valentin. “As nossas medições podem ajudar os cientistas a compreender as condições do vento num local de aterragem antes da aterragem, o que pode ajudá-los a estimar quanta poeira pode depositar-se nos painéis solares de um rover – e, portanto, com que frequência devem autolimpar-se.”
Já estamos a usar informações sobre o pó para planear as nossas futuras missões. O nosso rover ExoMars Rosalind Franklin está planeado para aterrar em Marte em 2030 para evitar a aterragem durante a temporada global de tempestades de poeira do planeta.
Valentin sublinha que “este catálogo de rastos de turbilhões de poeira já é público e qualquer pessoa pode utilizá-lo para a sua própria pesquisa. Mais entradas estão a ser adicionadas ao longo do tempo – a Mars Express e a ExoMars TGO estão a recolher novas imagens todos os dias.”
“Agora que sabemos onde os turbilhões de poeira geralmente ocorrem, podemos direcionar mais imagens para esses locais e horários exatos. Também estamos a coordenar as missões para obter imagens dos mesmos turbilhões de poeira ao mesmo tempo, para podermos comparar as medições de movimento e validar os dados.”
Do ruído ao ouro
A Mars Express e a ExoMars TGO nunca foram concebidas para medir a velocidade do vento em Marte. A equipa de Valentin utilizou uma característica normalmente indesejada dos dados para rastrear os turbilhões de poeira.
Para ambas as naves espaciais, é criada uma única imagem combinando visualizações de canais separados (cada canal observa Marte numa cor específica ou numa direção específica – ou ambos). Por ‘design’, existe um pequeno atraso entre as visualizações. Este atraso não causa problemas, desde que a superfície esteja estática; no entanto, pode causar ligeiros “deslocamentos de cor” na imagem final sempre que algo está em movimento, como nuvens e turbilhões de poeira. Estes deslocamentos eram exatamente o que os investigadores procuravam – nas palavras de Valentin, “transformámos o ruído da imagem em medições científicas valiosas”.
Uma sequência de imagens da Mars Express combina até nove canais de imagem obtidos com um atraso de cerca de 7 a 19 segundos entre cada um. Durante estes atrasos, qualquer turbilhão de poeira que passe por baixo, move-se uma curta distância, permitindo aos investigadores medir a sua velocidade. Como foram utilizados cinco canais de imagem separados neste estudo, a equipa pôde até ver o quanto o remoinho de poeira oscilava da esquerda para a direita, bem como a sua velocidade mudava ao longo do tempo.
O GIF abaixo mostra um remoinho de poeira a mover-se pelos cinco canais numa sequência de imagens da Mars Express.
As imagens obtidas com o Sistema de Imagens Estéreo de Superfície e Cores (CaSSIS) do ExoMars TGO combinam duas imagens obtidas com um segundo de intervalo (para imagens a cores) ou 46 segundos (para imagens estéreo). Embora não possamos observar qualquer oscilação ou aceleração, o atraso extra permite-nos ver os redemoinhos de poeira a moverem-se muito mais longe entre cada imagem.
O primeiro GIF abaixo mostra um remoinho de poeira fotografado pelo ExoMars TGO com um atraso de um segundo entre imagens. O segundo GIF mostra o mesmo remoinho de poeira fotografado com um atraso de 46 segundos.
“É ótimo ver investigadores a utilizar a Mars Express e a ExoMars TGO para investigação totalmente inesperada”, afirma Colin Wilson, cientista de projeto da ESA para ambas as missões. “A poeira afeta tudo em Marte – desde as condições meteorológicas locais até à capacidade de captar imagens da órbita. É difícil subestimar a importância do ciclo da poeira”.
Texto original: Dancing dust devils trace raging winds on Mars
Texto e imagens: ESA
Edição: Rui Barbosa
Tradução automática via Google