Portugueses estudam nuvens de Marte com vista a aterragens no planeta

 

Dois investigadores portugueses da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FCUL) são os principais autores de um estudo, publicado na revista científica Journal of Geophysical Research: Planets, que se propôs a “caçar” e analisar as nuvens de Marte, para facilitar futuras missões ao Planeta Vermelho, a 225 milhões de quilómetros (Km) da Terra.

O estudo vem ao encontro da já existente perspetivação de futuras missões tripuladas à superfície de Marte, contribuindo para possibilitar “aterragens mais suaves” em Marte, onde há alguns indícios da existência de vida, no passado e quiçá no presente.

A este respeito, a 21 de julho, a Euronews publicou um artigo intitulado “Cientistas portugueses estudam nuvens de Marte para facilitar futuras aterragens no planeta”, em que a jornalista Ema Gil Pires releva que o objetivo da investigação “consistiu em medir, simultaneamente, a altitude e a velocidade de propagação das ondas atmosféricas marcianas, que são uma peça-chave para compreender como se transporta a energia, na atmosfera desse planeta”.

Aliás, o resumo fornecido pela revista, “em linguagem simples”, refere que “as ondas gravitacionais são ondulações suaves na atmosfera rarefeita de Marte, que podem moldar nuvens e direcionar os ventos”. Através delas, os cientistas pesquisaram “em imagens de nuvens obtidas pela Câmara Estereoscópica de Alta Resolução (HRSC) da Mars Express, durante os anos marcianos 34 a 37”. Primeiro, mapearam “o formato de cada grupo de ondas, incluindo o espaçamento entre as cristas e o tamanho do grupo”. A seguir, utilizaram “os múltiplos canais de cor da HRSC e visualizações repetidas em intervalos de, aproximadamente, 30 minutos, para estimar a altura e o movimento do topo das nuvens”.

Verificaram que “a maioria das ondas apresenta espaçamento entre as cristas de cinco a 35 km e cristas quase orientadas no sentido Leste-Oeste”; que “o topo das nuvens mostra concentração dominante, entre 15 e 40 km, e extensão menos frequente, até 60-100 km”; que “os padrões se movem apenas alguns metros, por segundo, o que implica em escalas verticais curtas para as ondas”; e que, juntas, tais medições “fornecem novas restrições que podem ser usadas para aprimorar a representação das ondas gravitacionais em modelos climáticos de Marte”.

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É de referir que um ano marciano é o tempo que Marte leva para dar uma volta completa à volta do Sol. Corresponde a 687 dias na Terra, isto é, quase o dobro do ano terrestre. O dia marciano (chamado de sol) dura 24 horas e 37 minutos. Assim, o ano de sol tem cerca de 668 sóis.

Como os astrónomos contam os anos marcianos, a partir do ano terrestre de 1956, o Ano 38 de Marte começou em 12 de novembro de 2024.

A Terra está na pista de dentro, e Marte está na pista de fora. Como a pista de Marte é muito maior, ele demora quase o dobro do tempo terrestre a completar uma volta. 

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Como explicou o cientista Francisco Brasil, que liderou o estudo com Pedro Machado, ambos da FCUL e do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA), tal foi conseguido com base em dados da missão Mars Express – uma das mais longas da Agência Espacial Europeia (AEE), em órbita, há 23 anos, e que foi estendida até 2029 – com elementos de destaque desta iniciativa não tripulada a terem estado envolvidos no estudo.

Esclarecendo a importância da investigação, Francisco Brasil considerou que, “para aterrarmos num planeta, assim como aterramos na Terra, precisamos de saber, mais ou menos, como é que essa atmosfera está distribuída em termos de camadas”.

Através da caraterização das ondas atmosféricas de Marte, é possível conhecer “como é a dinâmica da sua atmosfera, nessas altitudes específicas”, um “trabalho que, neste caso em concreto, teve a medição das altitudes das nuvens e dos ventos” como técnicas essenciais. Tudo isto foi possível com recurso a uma câmara de alta resolução a bordo da sonda espacial europeia Mars Express, “que permitiu observar, em ângulos diferentes, o mesmo local”.

Francisco Brasil enfatizou que esta descoberta “será importante, quando “a Humanidade chegar a Marte”, pois leva compreender “as otimizações que têm de ser feitas” nas astronaves que se propõem a chegar “à superfície” marciana, a fim de “controlar os atritos ou as diferenças que existam na atmosfera” do planeta, de modo a “correr tudo bem, na aterragem”.

A razão por que esta análise poderá ter significativo impacto em futuras missões a Marte é a sua atmosfera, “em comparação com a da Terra, é muito rarefeita”, isto é, “tem poucas moléculas”. Por conseguinte, “a força de atrito que existe” no Planeta Vermelho é muito inferior. “É como se estivéssemos quase em queda livre”, exemplificou o astrofísico, vincando que é bastante diferente do que sucede na Terra, onde “é muito difícil pôr um foguetão no espaço”.

Os desafios a este nível, ao longo das últimas décadas, têm sido bastante visíveis. “Tem sido muito difícil enviar rovers para a superfície de Marte”, revelou o astrofísico. De facto, desde 1960, aproximadamente metade das missões de exploração de Marte não correram como esperado, tendo até ocorrido quedas na superfície do planeta, por parte destes veículos robóticos, bem como falhas de lançamento e de órbita.

Rovers são veículos robóticos de exploração espacial desenhados para andarem na superfície de outros planetas ou luas. Como laboratórios ambulantes, ajudam a estudar o solo, o clima e a procurar sinais de vida. A NASA envia-os para lugares muito perigosos para os humanos.

O cientista explica as ditas falhas com base nas dificuldades de aterragem, perspetivando uma eventual missão tripulada à superfície marciana, algo que nunca aconteceu, até agora: “Como não tínhamos tanta informação sobre como a atmosfera estava distribuída, eles [os rovers] acabavam por ter uma queda livre e despenhar-se na superfície de Marte. E não queremos que isso aconteça com os humanos.”

Entretanto, como sustenta o especialista, esta realidade tem vindo a alterar-se, “nos últimos anos”, no decurso dos quais a “taxa de sucesso da aterragem” em Marte foi já bastante superior, em comparação com períodos anteriores, o que se deve também, aos investimentos que vêm a ser feitos em matéria de equipamentos. Nos últimos anos, “todos os rovers têm evoluído muito, na questão de amortecer essa tal queda livre que ocorre em Marte”, diminuindo o impacto no momento da aterragem na superfície, por via de diferentes mecanismos, como “paraquedas muito específicos” e “sistemas de amortecimento” semelhantes a airbags.

Tal como na Terra, há, no Planeta Vermelho, “várias estações do ano”, devido ao facto de ambos terem um “eixo inclinado”, indicou o especialista do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço. Ora, esse facto releva, ao nível da formação de nuvens em Marte. Durante o ano, “são muito esparsas”, caraterizando-se, em particular, por uma certa sazonalidade.

Isso resulta do facto de o planeta ter “calotes polares compostas por gelo de dióxido de carbono (CO₂) e de água (H₂O) que, à medida que se vai aproximando o verão do Hemisfério Norte, começam a evaporar”, formando o que se apelida de Aphelion Cloud Belt, “uma zona no Hemisfério Norte com muitas nuvens”. Por Conseguinte, “só nessa altura” do ano marciano “é que conseguimos observar mais nuvens”, já que estas, depois, vão “evoluindo, ao longo do tempo”, e respondendo “às várias dinâmicas da atmosfera”. Também por isso, as nuvens de Marte são identificáveis “em poucos sítios do planeta”. Assim, quando “a maioria das pessoas vê uma fotografia de Marte, vê a sua superfície e quase nunca vê nuvens”.

Nestes termos, observa a jornalista que “os dados deste novo estudo encabeçado por Francisco Brasil e Pedro Machado poderão, hipoteticamente, influenciar o momento escolhido para uma missão com destino à superfície de Marte, a partir da órbita do planeta”, pois, sabendo, “à partida”, a estação do ano em que este se encontra, a opção poderá passar por tentar levá-la a cabo, “por exemplo, numa altura em que se tenha menos turbulência, na atmosfera, de forma a ser feita uma aterragem mais suave”.

Questionado sobre a relevância que o estudo da atmosfera marciana tem para a comunidade científica do século XXI, Francisco Brasil referiu que “uma coisa também muito interessante em Marte” é que o planeta “acaba por ser um laboratório natural de alguns fenómenos que temos na Terra”, embora a um nível “extremamente exagerado”. E exemplificou, salientando que ainda não são claras as razões por trás dessas ocorrências: “Temos um fenómeno que é conhecido, que são as tempestades globais, em Marte, que cobrem, por completo, o planeta, e ainda não percebemos bem qual o gatilho que faz acionar essas tempestades.”

E Ema Gil Pires refere que astrofísico elucidou as tempestades “ocorrem, tipicamente, na primavera e no verão do Hemisfério Sul, quando Marte está mais próximo do Sol e o aquecimento da atmosfera é máximo, gerando muita turbulência”. Assim, o meio académico está a estudar quais serão as causas que motivam as tempestades globais, em Marte, derivadas, muitas vezes, da fusão de outras de menores dimensões e, por vezes, de nível local ou regional.

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Nas conclusões do estudo, lê-se que “as ondas atmosféricas foram detetadas, principalmente, no Hemisfério Norte de Marte, devido ao viés geométrico de observação das imagens OMEGA”, já que grande percentagem delas não atendia aos requisitos para deteção da presença das ondas. Os cientistas identificaram, “de forma semimanual, 263 pacotes de ondas, dos quais 125 foram caraterizados, morfologicamente, de forma manual”. Para avaliar o impacto das limitações observacionais, fizeram análise explícita de como o viés de seleção afeta os resultados. Tal abordagem, embora necessária para garantir a fiabilidade das observações, pode levar “à sub-representação de fenómenos atmosféricos que ocorrem fora das condições ideais”.

A distribuição dos pacotes de ondas detetados “varia entre as diferentes regiões”, apresentando algumas áreas a taxa de deteção máxima de 35%, enquanto a taxa média de deteção é de 8%, para o conjunto de dados filtrados. Embora a cobertura de dados seja mais densa no Hemisfério Sul, devido à geometria das observações, “as deteções de pacotes de ondas são mais frequentes no Hemisfério Norte”. Tal disparidade “surge da geometria de observação e das condições mais favoráveis ​​à deteção de ondas nesse hemisfério”.

As propriedades morfológicas das ondas gravitacionais, nomeadamente, os comprimentos de onda horizontais, “variam de seis a 83 km”. Os cientistas encontraram comprimentos de onda horizontais menores, “em grandes estruturas chamadas ruas de nuvens”. Alguns pacotes de ondas têm “comprimentos de onda horizontais de seis a oito quilómetros”.

A distribuição espacial das ondas gravitacionais encontra-se, predominantemente, no Hemisfério Norte, em regiões, como Alba Mons, Tempe Terra, Chryse Planitia, Bacia de Utopia, Elysium Mons e Tharsis Montes.  As ondas detetadas exibem variabilidade espacial e temporal, ocorrendo, predominantemente, em regiões com caraterísticas topográficas significativas, no inverno, em ambos os hemisférios e entre 13 e 17 horas LTST (Local True Solar Time). A atividade das ondas demonstra “maior frequência durante o dia”, particularmente, na faixa de 14 a 16 horas LTST. Além disso, a atividade das ondas é mais prevalente, no inverno, em ambos os hemisférios, sugerindo “uma relação entre variações sazonais e a geração de ondas de gravidade”. Durante o ano de 2028 (MY28), “a grande maioria das ondas detetadas ocorreu pouco antes do início da tempestade de poeira global que ocorreu naquele ano”, em Ls (list) = 260 °.

A deteção de ondas, predominantemente, no inverno, e a sua associação ao período diurno sugerem ainda que “os padrões sazonais de circulação atmosférica e o aquecimento solar podem aumentar a geração e a observabilidade de ondas gravitacionais orográficas”. Além disso, o aumento observado na atividade de ondas, pouco antes do início da referida tempestade de poeira, aponta para o potencial de “as ondas gravitacionais orográficas interagirem com eventos atmosféricos de grande escala e de, possivelmente, serem moduladas por eles”.

Em suma, o estudo ajuda à “compreensão das ondas gravitacionais marcianas e do potencial impacto na baixa atmosfera de Marte”, tal como dá “informações sobre a distribuição espacial e temporal das ondas gravitacionais e das suas propriedades morfológicas”.

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Foi descoberta atividade química em Marte, que pode conter potenciais sinais de vida microscópica antiga. Porém, é necessária análise aprofundada da amostra recolhida pelo rover Perseverance da NASA – idealmente, em laboratórios na Terra – antes de se chegar a quaisquer conclusões. E, embora reconheça que a última análise “não é, certamente, a resposta final”, o chefe da missão científica da NASA, Nicky Fox, disse que é “o mais próximo a que chegámos da descoberta de vida antiga em Marte”.

A percorrer Marte desde 2021, o rover não deteta, diretamente, vida, passada ou presente, mas transporta uma broca para penetrar nas rochas, a fim de guardar as amostras recolhidas em locais mais adequados para acolher vida, há milhares de milhões de anos.

Chamando-lhe “descoberta excitante”, cientistas que não estiveram envolvidos no estudo foram céleres a salientar que processos não biológicos podem ser responsáveis. Tudo o que se pode dizer é que uma das explicações possíveis é a vida microbiana, mas pode haver outras formas de criar este conjunto de caraterísticas. E seria espantoso poder demonstrar, de forma conclusiva, que estas caraterísticas foram formadas por algo que estava vivo, noutro planeta, há milhares de milhões de anos, mas, ainda que não seja o caso, trata-se de lição valiosa sobre todas as formas como a Natureza pode conspirar para nos enganar.

A amostra em causa provém de lamas avermelhadas, ricas em argila, em Neretva Vallis, um canal fluvial que outrora transportou água para a cratera de Jezero, uma grande depressão em Marte, com cerca de 45 km de diâmetro, acreditando os cientistas que abrigou um lago e um rio, há milhares de milhões de anos. Aquele afloramento de rocha sedimentar foi analisado pelos instrumentos científicos do Perseverance, antes da saída da broca.

Juntamente com o carbono orgânico, um bloco de construção da vida, os cientistas encontraram minúsculas manchas, apelidadas de sementes de papoila e manchas de leopardo, que eram enriquecidas com fosfato de ferro e sulfureto de ferro.

Não há provas da existência de micróbios em Marte, mas se houvesse micróbios, no Marte antigo, poderiam ter reduzido os minerais de sulfato, para formar sulfuretos num lago como o da cratera Jezero. Enfim, não há provas da existência de vida atual em Marte, mas a NASA, ao longo das décadas, tem enviado naves espaciais a Marte, em busca de ambientes aquosos passados que possam ter suportado vida, há muito tempo.

Até que as amostras sejam transportadas para fora de Marte por naves espaciais robóticas ou por astronautas, os cientistas terão de confiar em substitutos terrestres e em experiências de laboratório, para avaliarem a viabilidade da vida marciana antiga. Porém, 10 dos tubos de amostras de titânio recolhidos pelo Perseverance foram colocados na superfície marciana, há alguns anos, como reserva para o resto a bordo do rover.

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Marte é o quarto planeta a contar do Sol e o último dos quatro planetas telúricos (rochosos, com metais e com superfície onde se pode caminhar). O seu núcleo é de ferro e de enxofre, mas teve água no passado. Por isso, justificam-se as difíceis missões ao planeta.

2026.07.21 – Louro de Carvalho