Cientistas detectam pela primeira vez um “whistler” de relâmpago em Marte.

O “uivo” de rádio de uma descarga semelhante a um relâmpago foi identificado em Marte pela primeira vez.

Durante a sua órbita em torno do planeta vermelho, a sonda MAVEN da NASA registou, a 21 de junho de 2015, um sinal eletromagnético fora do comum. Agora, os investigadores demonstraram que esse registo corresponde a um “whistler” - uma onda de rádio dispersa que surge quando emissões geradas por relâmpagos atravessam a ionosfera de um planeta.

Esta deteção indica que, de facto, ocorrem descargas elétricas na atmosfera marciana e que a forma como as respetivas ondas de rádio se propagam no plasma obedece às mesmas regras físicas que moldam os sinais de relâmpagos na Terra.

A Terra e Marte partilham várias semelhanças, mas são diferentes o suficiente para que os cientistas não possam assumir que os mesmos fenómenos acontecem em ambos - muito menos que sejam provocados pelos mesmos mecanismos.

Relâmpagos: o que os origina e porque podem existir em Marte

Vejamos o relâmpago, por exemplo. Estas descargas intensas de eletricidade são consideradas resultado de condições atmosféricas turbulentas que fazem as partículas colidirem e friccionarem entre si, acumulando carga. A certa altura, a carga torna-se tão elevada que tem de ser libertada numa descarga.

Na Terra, os relâmpagos estão fortemente associados a nuvens ricas em vapor de água - mas a atmosfera de Marte contém muito pouca água.

A parte positiva é que a humidade não é indispensável. No nosso planeta, por exemplo, também se observam descargas elétricas nas enormes plumas de cinzas expelidas por erupções vulcânicas.

E, no ano passado, cientistas anunciaram que tinham finalmente detetado descargas elétricas em Marte - provavelmente produzidas pelo choque e atrito de grãos de areia no clima poeirento e imprevisível do planeta vermelho.

O que é um “whistler”: ondas de plasma, ionosfera e linhas do campo magnético

Um “whistler” é um tipo específico de sinal associado a relâmpagos. Quando um relâmpago ocorre, emite radiação eletromagnética - o espectro que inclui a luz - desde ondas de rádio de frequência muito baixa até raios X. As componentes de rádio de menor frequência conseguem propagar-se para cima através da ionosfera do planeta, viajando como ondas de plasma ao longo das linhas do campo magnético.

Como as ondas de maior frequência se deslocam mais depressa do que as de menor frequência, o sinal “estica-se” no tempo. Ao converter dados de ondas de plasma em áudio, ouve-se um tom descendente, semelhante ao chamamento distante de uma baleia.

O vídeo abaixo mostra um exemplo de “whistlers” gerados por relâmpagos durante uma erupção vulcânica na Terra.

Campo magnético em Marte: porque a propagação parecia improvável

Marte não possui um campo magnético global, pelo que, à primeira vista, seria pouco provável que “whistlers” se propagassem por lá.

Ainda assim, o planeta apresenta regiões localizadas com campo magnético, preservadas por minerais magnetizados na crosta - uma espécie de vestígio fossilizado do campo magnético que existiu no passado.

Trabalhos de há várias décadas já sugeriam que estes campos magnéticos crustais poderiam permitir a ocorrência e a propagação de “whistlers”.

MAVEN em Marte e a deteção do sinal “whistler” (108.418 registos)

A MAVEN começou a recolher observações de Marte em 2014, equipada com um conjunto de instrumentos que incluía um detetor de ondas de plasma capaz de registar nas frequências adequadas.

Sob a liderança do físico atmosférico František Němec, da Universidade Carolina, na Chéquia, uma equipa analisou minuciosamente 108.418 registos de ondas de plasma, procurando os traços característicos de um “whistler”.

De forma impressionante, encontraram um. E, de forma ainda mais surpreendente, o sinal correspondia às previsões formuladas décadas antes.

O único evento do tipo “whistler” foi registado sobre uma zona de campo magnético crustal, a uma altitude de 349 quilómetros (aprox. 217 milhas), no lado noturno de Marte. Este pormenor é determinante: sob a incidência direta do Sol, a ionosfera marciana comprime-se, dificultando a propagação de ondas de plasma.

Como foi o evento: duração, varrimento em frequência e intensidade

O episódio apresentava grande semelhança com “whistlers” observados na Terra. Teve uma duração de cerca de 0,4 segundos, com uma descida progressiva de frequência ao longo do tempo, e foi aproximadamente 10 vezes mais intenso do que o ruído de fundo.

Quando a equipa modelou o campo magnético e a densidade de plasma nessa área e combinou esses dados com o tempo esperado de viagem de um sinal desde a superfície, obteve uma concordância quase perfeita.

Também não se trataria de um relâmpago fraco. Embora o sinal medido fosse relativamente ténue quando comparado com “whistlers” terrestres, ao contabilizar a perda de sinal durante a propagação, a energia estimada na origem seria comparável à de uma descarga de relâmpago forte segundo padrões da Terra.

Porque é tão difícil detetar mais “whistlers” em Marte

O resultado ajuda igualmente a explicar por que razão quase não surgem mais deteções. Para além de existirem muito menos instrumentos orbitais a monitorizar Marte do que a Terra, as condições necessárias têm de alinhar-se de forma muito específica: um campo magnético quase vertical, no lado noturno, e uma ionosfera suficientemente fraca para permitir a propagação de ondas de plasma.

Menos de 1 por cento dos “instantâneos” de ondas foi registado em regiões com a geometria magnética adequada. Ou seja, é necessário que ocorra uma descarga elétrica potente, num local e momento muito concretos, e que uma nave com os instrumentos certos a consiga registar ao passar exatamente na altura certa.

Isto sugere que os relâmpagos em Marte podem ser mais frequentes do que atualmente sabemos. Por si só, isso já é bastante relevante - e traz consigo implicações ainda mais estimulantes.

Algumas experiências laboratoriais sobre a origem da vida mostraram que descargas elétricas podem desencadear a formação de moléculas orgânicas essenciais - processos do tipo relâmpago que poderão ter ajudado a iniciar a química prebiótica na Terra primitiva.

Se descargas semelhantes ocorrerem em Marte, esses mecanismos tornam-se mais um elemento a ponderar por astrobiólogos ao avaliar se o planeta vermelho alguma vez reuniu condições favoráveis à vida.

A investigação foi publicada na Science Advances.