Cientistas relatam detectar assobio de raio em Marte pela primeira vez.

A primeira “uivada” de rádio de uma descarga elétrica do tipo relâmpago foi identificada em Marte.

Um assobio (whistler) captado pela MAVEN em Marte

Enquanto orbitava o planeta vermelho, a sonda MAVEN, da NASA, registou um sinal eletromagnético incomum em 21 de junho de 2015. Análises recentes demonstraram que esse registo corresponde a um assobio (whistler) - uma onda de rádio “dispersa” que surge quando emissões geradas por relâmpagos atravessam a ionosfera de um planeta.

A interpretação do sinal indica que descargas elétricas realmente acontecem na atmosfera marciana e que a forma como as suas ondas de rádio se propagam pelo plasma obedece às mesmas leis físicas que moldam sinais de relâmpagos na Terra.

Por que relâmpagos em Marte ainda eram uma incógnita

Terra e Marte partilham várias semelhanças, mas diferem o suficiente para que os cientistas não possam assumir que um fenómeno observado num planeta também ocorra no outro - e, menos ainda, que seja produzido pelos mesmos mecanismos.

Os relâmpagos são um bom exemplo. Em geral, eles são entendidos como descargas geradas quando condições turbulentas numa atmosfera sacodem partículas, fazendo-as colidir e “esfregar” entre si, o que separa cargas elétricas. Com o tempo, a carga acumulada cresce até que a descarga se torna inevitável.

Na Terra, a associação mais comum é com nuvens ricas em vapor de água - algo escasso na atmosfera de Marte. A boa notícia é que humidade não é um requisito: aqui, por exemplo, descargas intensas também ocorrem em enormes plumas de cinzas expelidas por vulcões.

Além disso, no ano passado, cientistas anunciaram que finalmente tinham identificado descargas elétricas em Marte, provavelmente provocadas pelo atrito e pela agitação de grãos de areia durante o clima extremo de poeira do planeta.

O que é um whistler e por que ele “soa” como um lamento

O assobio (whistler) é um tipo específico de assinatura associada a relâmpagos. Quando um relâmpago ocorre, ele emite radiação eletromagnética - o mesmo espectro que inclui a luz - indo de ondas de rádio de frequência muito baixa até raios X. A parcela de rádio de frequência mais baixa pode subir através da ionosfera e seguir como ondas de plasma ao longo de linhas de campo magnético.

Como as frequências mais altas viajam mais depressa do que as mais baixas, o sinal “estica” no tempo. Quando os dados de ondas de plasma são convertidos para áudio, o resultado é um tom que desce de frequência, lembrando o chamado distante de uma baleia.

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

Campos magnéticos crustais: a chave para o sinal em Marte

Marte não possui um campo magnético global como o da Terra, o que à primeira vista tornaria improvável a propagação de whistlers. No entanto, o planeta tem manchas localizadas de campo magnético, preservadas em minerais magnetizados na crosta - uma espécie de “fóssil” do magnetismo que Marte já teve.

Trabalhos de décadas atrás já sugeriam que esses campos magnéticos crustais poderiam permitir a ocorrência e a propagação de whistlers no planeta vermelho.

A busca nos registos da MAVEN: 108.418 amostras analisadas

A MAVEN começou a observar Marte em 2014, equipada com um conjunto de instrumentos que inclui um detector de ondas de plasma capaz de registar as frequências adequadas para identificar um whistler.

Sob liderança do físico atmosférico František Němec, da Universidade Carolina (República Checa), uma equipa examinou cuidadosamente 108.418 registos de ondas de plasma à procura das características típicas de um assobio.

E encontraram um. Mais do que isso: o sinal batia com as previsões teóricas feitas décadas antes.

Como foi o evento: altitude, duração e condições ideais

O único evento do tipo whistler foi registado sobre uma região de campo magnético crustal, a 349 km de altitude, no lado noturno de Marte. Esse detalhe é decisivo: sob a incidência direta do Sol, a ionosfera marciana fica mais comprimida e tende a impedir a propagação eficiente de ondas de plasma.

O sinal observado era muito semelhante aos whistlers terrestres. Durou cerca de 0,4 s, varreu as frequências para baixo ao longo do tempo e foi aproximadamente 10 vezes mais forte do que o ruído de fundo.

Quando a equipa modelou o campo magnético e a densidade de plasma naquela região e combinou esses dados com o tempo esperado de viagem do sinal desde a superfície, obteve uma correspondência quase perfeita com o que foi registado.

Não era um relâmpago fraco

Apesar de o sinal medido ser relativamente fraco em comparação com whistlers na Terra, ao contabilizar as perdas durante a propagação os investigadores estimaram que a energia na fonte seria comparável à de uma descarga forte segundo os padrões terrestres.

Por que quase nunca vemos isso

O resultado também ajuda a explicar por que mais sinais semelhantes não aparecem nos dados. Além de haver muito menos instrumentos orbitais a monitorizar Marte do que existem para a Terra, as condições necessárias são extremamente específicas: um campo magnético quase vertical, no lado noturno, e uma ionosfera suficientemente “fraca” para que as ondas de plasma consigam atravessar.

Menos de 1% das amostras de ondas foi recolhido em regiões com a geometria magnética adequada. Em termos práticos, é preciso uma descarga elétrica potente, no lugar e no momento certos, e uma nave com os instrumentos certos a passar exatamente na hora em que o sinal atravessa a região.

Isso sugere que pode haver relâmpagos em Marte com mais frequência do que conseguimos observar - o que já seria empolgante por si só, mas também abre portas para implicações ainda maiores.

O que isto pode significar para a astrobiologia

Experiências de laboratório sobre a origem da vida mostram que descargas elétricas podem desencadear a formação de moléculas orgânicas importantes - processos semelhantes aos relâmpagos que podem ter impulsionado a química prebiótica na Terra primitiva.

Se descargas parecidas ocorrem em Marte, esse mecanismo passa a ser mais um fator a ser considerado por astrobiólogos ao avaliar se o planeta vermelho já reuniu condições favoráveis à vida em algum momento.

O que vem a seguir: como melhorar a deteção

Uma consequência prática desta descoberta é a necessidade de campanhas de observação mais direcionadas. Missões futuras podem aumentar bastante a taxa de deteção ao combinar medições de ondas de plasma com monitorização contínua de poeira e de atividade elétrica atmosférica, especialmente sobre regiões com campos magnéticos crustais bem mapeados.

Também seria útil diversificar as plataformas: instrumentos em órbita são excelentes para captar a propagação na ionosfera, mas sensores em balões, landers ou redes de receptores de rádio poderiam ajudar a ligar diretamente a assinatura do whistler ao fenómeno gerador (tempestades de poeira, redemoinhos e frentes turbulentas), esclarecendo quando e onde as descargas elétricas marcianas são mais prováveis.

A pesquisa foi publicada na revista Science Advances.