Vinte anos de imagens captadas por duas sondas orbitais em torno de Marte revelaram ventos violentos no planeta vermelho.
O vento no planeta árido seria invisível se não fosse pela icónica poeira vermelha de Marte, que foi capturada pelos vórtices de vento, criando um fenómeno conhecido como 'dust devils', ou remoinhos de poeira.
Esses remoinhos semelhantes a tornados também ocorrem na Terra, mas o novo catálogo de remoinhos de poeira marcianos, publicado a 15 de outubro na revista Science Advances, mostra que os remoinhos marcianos parecem mover-se muito mais rápido e são mais abundantes em escala global, disse o autor principal do estudo, Dr. Valentin Bickel, membro do Centro de Espaço e Habitabilidade da Universidade de Berna, na Suíça.
Os investigadores compilaram o novo catálogo disponível ao público usando imagens tiradas pela Mars Express da Agência Espacial Europeia desde 2004 e pela ExoMars Trace Gas Orbiter desde 2016.
Eles treinaram uma rede neural, ou uma máquina modelada à imagem do cérebro humano, para identificar os vórtices nos dados orbitais e, em seguida, verificaram cada um deles para criar um mapa de 1.039 remoinhos de poeira em Marte, incluindo exemplos no topo de vulcões antigos e em planícies abertas. A equipa também conseguiu determinar a direção do movimento de 373 das colunas de vento rotativas cheias de poeira.
Eles determinaram que os remoinhos de poeira marcianos e os ventos que os acompanham podem mover-se a uma velocidade de até 160 quilómetros por hora, muito mais rápido do que qualquer remoinho de poeira já registado pelos rovers que exploram a superfície do planeta vermelho.
"Esta observação implica que esses ventos são provavelmente capazes de levantar uma quantidade substancial de poeira da superfície para a atmosfera", escreveu Bickel num e-mail. "Encontrámos uma nova peça do quebra-cabeças que nos ajuda a compreender melhor o ciclo da poeira marciana: onde, quando e quanta poeira é levantada da superfície e injetada na atmosfera."
Acompanhar o movimento da poeira em Marte é crucial para planear futuras explorações robóticas e humanas do planeta vermelho, dizem os especialistas.
Uma janela para os remoinhos
O estudo da poeira em Marte proporciona aos cientistas uma forma de modelar o clima do planeta sem estarem realmente no solo.
Na Terra, a chuva ajuda a limpar o pó do ar. Mas em Marte, o pó pode permanecer na atmosfera por muito mais tempo depois de ser levantado pelo vento, viajando por todo o planeta.
E uma vez que o pó está na atmosfera, ele afeta o clima e o tempo de Marte. O pó impede que a luz solar atinja a superfície, fazendo com que as temperaturas diurnas sejam mais frias — e isola o planeta para manter as temperaturas mais quentes à noite.
Agora, com base na nova investigação, os cientistas suspeitam que os remoinhos de poeira podem ter um papel mais importante do que se pensava anteriormente na elevação da poeira para a atmosfera marciana.
Os remoinhos de poeira há muito fascinam Bickel, pois fornecem uma visão da dinâmica da atmosfera de Marte mais próxima da superfície do planeta — e podem ser vistos da órbita.
“Acho incrível que possamos observar e rastrear remoinhos de poeira em movimento em outro planeta”, disse Bickel. “Ao observar os remoinhos de poeira da órbita, podemos aprender muitas coisas, como a velocidade e a direção do vento, que de outra forma seriam invisíveis.”
A análise da equipa mostrou que, embora os remoinhos de poeira ocorressem em todo o planeta, muitos foram encontrados na Planície de Amazonis, uma das planícies mais lisas de Marte, coberta de poeira e areia.
Os remoinhos de poeira formam-se quando o ar quente próximo à superfície sobe e gira, levantando poeira ao longo do caminho, disse Bickel.
“Parece que a Planície de Amazonis oferece as condições ideais para a formação de remoinhos de poeira, pois é uma região vasta e muito plana que recebe muita iluminação durante o verão”, disse ele.
A equipa também determinou que os remoinhos de poeira têm sazonalidade, com intensa atividade de redemoinhos a ocorrer durante os meses de primavera e verão nos hemisférios norte e sul. Normalmente, os vórtices duram apenas alguns minutos e ocorrem durante o dia, entre as 11:00 e as 14:00, hora local — semelhante aos redemoinhos de poeira que ocorrem em locais áridos e empoeirados na Terra durante o verão.
Uma vista aérea vantajosa
Nenhuma das sondas orbitais transporta instrumentos concebidos para medir a velocidade do vento em Marte. Mas Bickel e a sua equipa descobriram um tesouro no que normalmente seria considerado um incómodo.
Ambas as sondas orbitais criam imagens ao combinar vistas de diferentes canais que observam Marte em cores ou direções específicas. Por exemplo, a Mars Express pode criar uma única imagem a partir de nove canais de imagem, e pode haver atrasos entre sete e 19 segundos de um canal para outro.
Portanto, se houver movimento em Marte, como um remoinho de poeira, isso produzirá “desvios de cor” percetíveis na imagem final em mosaico — e uma maneira de rastrear a velocidade e o movimento dos remoinhos de poeira.
"É ótimo ver os investigadores a usar o Mars Express e o ExoMars (Trace Gas Orbiter) para investigações totalmente inesperadas", disse Colin Wilson, cientista do projeto da ESA para ambos os aparelhos, num comunicado. Ele não participou no estudo. "A poeira afeta tudo em Marte — desde as condições meteorológicas locais até à qualidade das imagens que podemos captar da órbita. É difícil subestimar a importância do ciclo da poeira."
Os remoinhos de poeira mais rápidos tendem a viajar em linhas muito retas, enquanto os mais lentos oscilam da esquerda para a direita, disse Bickel.
Medições anteriores de remoinhos de poeira em Marte mostraram que eles normalmente tinham uma velocidade sustentada abaixo de 31 milhas por hora (50 quilómetros por hora), com um máximo raro de 62 milhas por hora (100 quilómetros por hora). Mas os dados mais recentes mostram um máximo muito mais alto para os remoinhos de poeira, bem como para os ventos que os rodeiam.
"É muito provável que estes ventos fortes e em linha reta tragam uma quantidade considerável de poeira para a atmosfera marciana — muito mais do que se pensava anteriormente", disse Bickel. "Os nossos dados mostram onde e quando os ventos em Marte parecem ser fortes o suficiente para levantar poeira da superfície."
Mas a atmosfera de Marte é mais de 100 vezes mais fina do que a da Terra, o que significa que mesmo ventos fortes seriam mais parecidos com uma brisa para nós. Sem uma atmosfera substancial, o vento carece de força — mas em Marte, é suficiente para levantar poeira.
"Um remoinho de poeira certamente não seria capaz de o derrubar”, disse Bickel.
Escolher o local de aterragem perfeito
Com base na sua base de dados compilada, os investigadores estimam que os remoinhos de poeira levantaram entre 2.200 e 55.000 toneladas e entre 1.000 e 25.000 toneladas de poeira nos hemisférios norte e sul da atmosfera marciana, respetivamente, entre 2004 e 2024.
As descobertas mostram que os modelos climáticos para Marte há muito subestimam os ventos que impulsionam o movimento de sedimentos no planeta — informação necessária para modelar as condições passadas na antiga Marte e determinar como a sua superfície evoluiu ao longo do tempo, disse a Dra. Lori Fenton, cientista sénior em ciência planetária no Instituto SETI, na Califórnia. Fenton não participou no novo estudo.
"Em Marte, a mobilização de areia e poeira é um dos fatores mais importantes da modificação da superfície (através da deposição e erosão de sedimentos) e das alterações climáticas (através da carga atmosférica de poeira em constante mudança)", escreveu Fenton num e-mail.
A poeira também continua a ser uma das principais preocupações das missões com destino a Marte. A poeira marciana em suspensão pode causar tempestades de poeira que envolvem todo o planeta, um fenómeno que pôs fim à missão Opportunity em 2019. E a acumulação de poeira nos painéis solares do módulo de aterragem estacionário InSight encerrou essa missão em 2022.
Às vezes, os remoinhos de poeira podem ser úteis. Por acaso, os vórtices ajudaram a limpar a poeira dos painéis solares do rover Spirit em 2009.
Bickel disse que novas imagens de dados orbitais continuarão a ser adicionadas ao catálogo para que ele possa servir como recurso para o planeamento de missões futuras.
"As nossas medições podem ajudar os cientistas a compreender as condições do vento no local de aterragem antes da aterragem, o que pode ajudá-los a estimar a quantidade de poeira que pode se acumular nos painéis solares do rover — e, portanto, com que frequência eles devem autolimpar-se" disse Bickel.
Os dados do novo estudo já estão a ser usados para ajudar a determinar o local ideal para a aterragem do rover ExoMars Rosalind Franklin da ESA, que deverá chegar a Marte em 2030.
O Dr. Ralph Lorenz, cientista planetário do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, disse que é emocionante ver uma visão geral dos remoinhos de poeira, fenómenos que ele considera estar entre as características mais proeminentes e interessantes da atmosfera marciana. Ter uma visão ampla deles fornece um contexto importante para futuros locais de aterragem, disse Lorenz, que não participou na nova investigação.
"Até compreendermos (os remoinhos de poeira), a energia solar em Marte será sempre um pouco ‘incerta’ a longo prazo, algo particularmente importante, uma vez que esperamos ter humanos em Marte num futuro não muito distante", escreveu Lorenz num e-mail.
As novas observações podem ajudar a validar e melhorar os modelos meteorológicos e climáticos para Marte, o que garantirá a segurança, durabilidade e longevidade de futuras missões, disse o Dr. J. Michael Battalio, investigador associado do departamento de Ciências da Terra e Planetárias da Universidade de Yale. Battalio não participou no novo estudo.
Os resultados também destacam a importância de se ter vários conjuntos de dados de longo prazo de diferentes missões a Marte — algo que está em risco devido aos cortes orçamentais propostos pela NASA, acrescentou Battalio. Estudar o clima de Marte também é importante para compreender a Terra, disse o investigador.
"As condições únicas de Marte fornecem um laboratório independente para comparar com o funcionamento do clima da Terra, a fim de garantir que tenhamos a formulação mais completa e geral possível da dinâmica atmosférica", escreveu Battalio num e-mail. "Estudar o sistema solar de forma ampla não se trata apenas de exploração, mas também nos ajuda a compreender o nosso lar."
