Cientistas observam o sputtering atmosférico em Marte com a MAVEN

Pela primeira vez, cientistas conseguiram ver em tempo real um dos principais motores por trás da erosão contínua da atmosfera de Marte.

Foram necessários mais de nove anos de dados de satélite, mas uma equipa liderada pela cientista planetária Shannon Curry, da Universidade do Colorado em Boulder, identificou, enfim, sinais inequívocos de sputtering atmosférico.

Segundo os investigadores, essa deteção fecha uma peça essencial do quebra-cabeça de como Marte perdeu tanto a sua atmosfera quanto a sua água.

“Estes resultados representam um passo substancial para estabelecer observacionalmente o papel do sputtering na perda da atmosfera de Marte e, portanto, para determinar a história da água e as implicações disso para a habitabilidade ao longo do tempo”, escreve a equipa no artigo.

O que é o sputtering atmosférico em Marte

A ideia de sputtering atmosférico é apontada como um dos mecanismos dominantes de perda atmosférica no início do Sistema Solar, numa época em que o Sol era mais brilhante e muito mais ativo. O processo ocorre quando iões são acelerados pelo campo elétrico do vento solar e “arremessados” contra a atmosfera de um corpo - como Marte - que não conta com um campo magnético global para o proteger.

O efeito lembra, em pequena escala, o impacto de um meteorito num planeta: a energia é transferida para o meio neutro ao redor e o material é projetado como numa pulverização. No caso do sputtering, porém, parte dos átomos e moléculas da atmosfera recebe energia suficiente para atingir a velocidade de escape - e então parte, lançada para o espaço.

Por que é tão difícil observar o fenômeno

Em Marte, observar esse mecanismo diretamente não é simples. É preciso registar ao mesmo tempo os átomos neutros expelidos e, em paralelo, ou os iões que atingiram a atmosfera, ou o campo elétrico que os acelerou. Além disso, as medições precisam cobrir simultaneamente o lado diurno e o noturno do planeta, penetrando profundamente na sua atmosfera.

A única sonda com instrumentos e órbita adequados para reunir esse tipo de conjunto de dados é a MAVEN, da NASA. Por isso, os investigadores analisaram minuciosamente tudo o que a espaçonave recolheu desde que entrou em órbita marciana, em setembro de 2014. O objetivo foi localizar momentos em que houvesse, ao mesmo tempo, observações do campo elétrico solar e medições da abundância de argônio na alta atmosfera - elemento usado como traçador por ser uma das partículas associadas ao sputtering.

Esta é uma foto da superfície de Marte feita pelo orbitador Viking 1 em 1976.

Parece algo saído de um filme de ficção científica que você veria hoje.

(E sim, há uma carinha sorridente naquela cratera…)

Crédito: NASA/JPL-Caltech, processamento por Andrea Luck (@andrealuck.bsky.social)

[imagem ou incorporação]

• Paul Byrne (@theplanetaryguy.bsky.social) 17 de março de 2025, às 13:21

O que o argônio e os isótopos revelaram

Ao cruzar os registos, a equipa verificou que, acima de uma altitude de 350 quilômetros (cerca de 350 km; 217 milhas), as densidades de argônio mudam conforme a orientação do campo elétrico do vento solar. Já em altitudes menores, as densidades de argônio mantêm-se estáveis.

Os dados também indicaram que os isótopos mais leves do argônio variam, o que deixa para trás um excesso de argônio mais pesado - uma diferença que se explica melhor pela ocorrência de sputtering ativo. Essa interpretação ganhou ainda mais força com observações de uma tempestade solar cujos fluxos atingiram Marte em janeiro de 2016: nesse período, os sinais do processo tornaram-se muito mais evidentes.

Esse conjunto de resultados não apenas reforça a conclusão de que as variações de densidade de argônio em grandes altitudes marcianas são efeito do sputtering, como também dá uma pista de como as condições podem ter sido há milhares de milhões de anos, quando o Sol era mais jovem e turbulento, com tempestades mais frequentes.

“Descobrimos que o sputtering atmosférico hoje é mais de quatro vezes maior do que previsões anteriores e que uma tempestade solar pode aumentar substancialmente o rendimento do sputtering”, escrevem os pesquisadores.

“Os nossos resultados confirmam que o sputtering está a ocorrer no Marte atual e pode ter sido a principal via de escape atmosférico em Marte durante as épocas iniciais do nosso Sistema Solar, quando a atividade solar e as intensidades de ultravioleta extremo eram muito mais altas.”

Os resultados foram publicados na Science Advances.