Missão MAVEN – parte 1

Figura 01: Equipa da NASA a trabalhar na sonda MAVEN.

Na figura 01, temos a sonda MAVEN [do inglês: Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN] que – em novembro de  2013- foi lançada pela NASA  com o intuito de  examinar a atmosfera marciana e lançar luz à questão: Com o passar dos anos, como o planeta Marte  perdeu sua atmosfera e sua água?

Figura 02: Concepção artística de MAVEN com Marte (ao fundo).

Se compararmos os diâmetros de Marte e da Terra, notaremos que o nosso lar é quase o dobro do tamanho do planeta vermelho. Além de possuir água em abundância e atmosfera.

Figura 03: Comparação dos diâmetros da Terra e de Marte.

Terra e Marte possuem algo em comum, a saber: ambos são planetas rochosos. Embora os dois planetas estejam situados na zona habitável do Sistema Solar, temos que ter em mente que nossa estrela é o Sol. Factor importantíssimo ao analisarmos a questão habitabilidade nos planetas tipo-Marte. Só para lembrar, é o Sol  um dos responsáveis pela  fuga atmosférica  em Marte. E se tivéssemos outra estrela-mãe? E se não fosse o Sol, como seria? Marte se tornaria habitável?

Façamos o seguinte, vamos criar um sistema estelar formado por outra estrela (que seja diferente do Sol)? Atenção, essa estrela deverá atender aos seguintes quesitos:

  • Ser bem menor que o Sol;
  • Ser mais fria que o Sol.

Que tipo de estrela atende simultaneamente aos critérios acima?  Há uma classe de estrelas denominada “anã vermelha” que satisfaz as condições impostas neste problema. Agora, compararemos  uma anã vermelha com o Sol?

Figura 04: Comparação do tamanho do Sol e de uma anã vermelha.

Em geral, o raio de uma anã vermelha varia desde [0,10 R– 0,46 R], a representação R significa “raio solar”. A temperatura média  na superfície deste tipo de estrela é de 3.227°C que é considerado fria quando comparada com a temperatura média solar – aproximadamente 5.505°C.

O passo seguinte é imaginarmos como seria a zona de habitabilidade  para  o nosso novo sistema estelar. Para que o exoplaneta receba a mesma quantidade de calor que Marte, seria razoável supormos que  a distância planeta-estrela seja menor que a distância  entre Mercúrio-Sol. Lembre-se: a estrela-mãe é bem mais fria que o Sol.

As respostas para o problema acima estão a ser investigadas por uma equipa de astrónomos que usa os dados da MAVEN.  A metodologia é simples: a sonda MAVEN regista o comportamento da atmosfera de Marte, ou seja, o quanto e  como a atmosfera marciana tem  mudado com o passar  dos anos. Essa questão diz respeito ao estudo das condições de habitabilidade no planeta vermelho.  Após essa etapa, podemos inferir que os exoplanetas tipo-Marte poderão ter passado por processos similares. Mais ainda, “Marte pode ser visto como um laboratório natural para se estudar planetas rochosos, situados em outros sistemas estelares.” – afirmou um dos membros da equipa. Também ressaltamos que MAVEN está equipada com diversos instrumentos, os quais estão a medir a perda atmosférica de Marte, desde 2014.

Os primeiros dados colectados revelaram que Marte está a perder sua atmosfera para o espaço. E ainda mais, uma série de processos físico-químicos tem contribuído para esta situação. Claro, o comportamento do Sol tem influenciado significativamente para o cenário a seguir. No último triênio, Marte tem sofrido com as fortes tempestades e proeminências solares, isso sem falar das ejecções de massa coronal. A MAVEN aproveitou esse momento de intensa actividade solar para  averiguar o escape atmosférico do nosso planeta vermelho. Os processos físico-químicos relevantes estão listados abaixo:

  1. Escape de iõesa atmosfera marciana passou a perder até cinco vezes mais partículas carregadas do que perdera no passado recente;
  2. Escape fotoquímicoquando moléculas são quebradas, na atmosfera superior, devido à incidência de raios ultravioleta;
  3. Pulverizaçãoquando partículas energéticas são aceleradas, na atmosfera e colidem com as moléculas da atmosfera. Isso acarreta a expulsão de boa parte das moléculas para o espaço profundo.
  4. Escape Térmico – este processo envolve somente moléculas leves, tal como as de hidrogénio. Marte está a perder quantidades significativas de hidrogénio. Quando mais hidrogénio for empurrado para o topo da atmosfera marciana, pela radiação ultravioleta, maior será o escape térmico.

Agora que sabemos todos esses processos, temos que fazer alguns cálculos para termos uma estimativa do comportamento dos planetas tipo-Marte. A equipa de astrónomos da MAVEN fez os cálculos e chegou à seguinte conclusão: supondo que o exoplaneta “tipo-Marte” poderia, em princípio, passar pelos mesmos processos que Marte está a passar. Logo, a primeira avaliação  sugere que a presença de uma anã vermelha poderia encurtar, em até vinte vezes, o período habitável do planeta tipo-Marte.

Figura 05: O exoplaneta tipo-Marte deverá estar mais próximo de sua estrela-mãe.

Conforme mostrado na figura 04, o exoplaneta tipo-Marte deverá estar mais próximo da estrela anã vermelha. Note que esta distância é bem menor que a de Mercúrio até o Sol. Um dado importante: anãs vermelhas  é o tipo de estrela mais abundante na Via Láctea. Claro, a combinação “órbita próxima” e “brilho de uma anã vermelha” resultaria em uma incidência de radiação UV  até dez vezes maior do que aquela  recebida por Marte. Consequentemente, os processos relacionados à fuga atmosférica seriam significativamente acentuados. Portanto, o exoplaneta tipo-Marte, embora estivesse na zona habitável, não poderia abrigar vida. Pois, certamente sua atmosfera seria deteriorada em virtude dos níveis de UV elevados.

Figura 06: Tempestade solar a retirar iões da atmosfera de Marte.

A concepção artística acima (vide figura 05) ilustra como uma tempestade solar retiraria os iões  da atmosfera superior de Marte. No caso, para um exoplaneta tipo-Marte, a condição de estar situado na zona de habitabilidade não é suficiente para falarmos em existência de vida.  Por outro lado há alguns mecanismos facilitadores que poderiam tornar o exoplaneta habitável, são eles: actividades geológicas que mantêm a atmosfera até uma dada temperatura; a presença de um campo magnético que proteja a atmosfera do exoplaneta da erosão causada pelo vento estelar; se o exoplaneta tipo-Marte tiver um tamanho maior, que o possibilita ter um campo gravítico também maior, e assim manter sua atmosfera.

Dr. Nélio M. S. A. Sasaki

Coordenador do Núcleo de  Ensino  e  Pesquisa  em  Astronomia-NEPA

Professor e Pesquisador  Adjunto da  Universidade  do  Estado  do  Amazonas (UEA)

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