Após uma década a procurar, a missão MAVEN (Mars Atmosphere Volatile Evolution) da NASA relatou, pela primeira vez, uma observação direta de um elusivo processo de fuga atmosférica chamado pulverização catódica, que pode ajudar a responder a questões de longa data sobre a história da perda de água em Marte.

Os cientistas sabem há muito tempo, através de uma abundância de evidências, que havia água na superfície de Marte há milhares de milhões de anos, mas ainda se perguntam: "Para onde foi a água e porquê?"

No início da história de Marte, a atmosfera do Planeta Vermelho perdeu o seu campo magnético e ficou diretamente exposta ao vento solar e às tempestades solares. À medida que a atmosfera começou a se desgastar, a água líquida deixou de ser estável à superfície e grande parte dela escapou para o espaço. Mas como é que essa atmosfera, outrora espessa, foi destruída? A pulverização catódica pode explicar isso.

Pulverização catódica é uma técnica de escape atmosférico no qual os átomos são expulsos da atmosfera por partículas carregadas energéticas.

"É como dar um mergulho em forma de bola de canhão numa piscina", disse Shannon Curry, investigadora principal da MAVEN no LASP (Laboratory for Atmospheric and Space Physics) da Universidade do Colorado em Boulder, EUA, e autora principal do estudo. "A bola de canhão, neste caso, são os iões pesados que colidem com a atmosfera a uma velocidade muito elevada e espalham átomos neutros e moléculas".

Embora os cientistas já tivessem encontrado vestígios de que este processo estava a ocorrer, nunca o tinham observado diretamente. As evidências anteriores vieram da observação de isótopos mais leves e mais pesados de árgon na atmosfera superior de Marte. Os isótopos mais leves situam-se mais alto na atmosfera do que os seus homólogos mais pesados, e descobriu-se que havia muito menos isótopos mais leves do que isótopos pesados de árgon na atmosfera marciana. Esses isótopos mais leves só podem ser removidos por pulverização catódica.

"É como se tivéssemos encontrado cinzas de uma fogueira", disse Curry. "Mas queríamos ver o fogo real, neste caso a pulverização catódica, diretamente".

Para observar a pulverização catódica, a equipa necessitava de medições simultâneas no local certo e à hora certa a partir de três instrumentos a bordo da nave espacial MAVEN: o SWEA (Solar Wind Electron Analyzer), o MAG (Magnetometer) e o NGIMS (Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer). Além disso, a equipa precisava de medições do lado diurno e do lado noturno do planeta a baixas altitudes, o que leva anos a observar.

A combinação dos dados destes instrumentos permitiu aos cientistas fazer um novo tipo de mapa do árgon pulverizado em relação ao vento solar. Este mapa revelou a presença de árgon a grandes altitudes, nos locais exatos em que as partículas energéticas colidiram com a atmosfera e espalharam o árgon, mostrando a pulverização catódica em tempo real. Os investigadores descobriram também que este processo está a ocorrer a um ritmo quatro vezes superior ao anteriormente previsto e que este ritmo aumenta durante as tempestades solares.

A observação direta da pulverização catódica confirma que o processo foi uma fonte primária de perda atmosférica no início da história de Marte, quando a atividade do Sol era muito mais forte.

"Estes resultados estabelecem o papel da pulverização catódica na perda da atmosfera de Marte e na determinação da história da água em Marte", disse Curry.

A descoberta, publicada a semana passada na revista Science Advances, é fundamental para os cientistas compreenderem as condições que permitiram a existência de água líquida na superfície marciana e as implicações que tem para a habitabilidade há milhares de milhões de anos.

// NASA (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Science Advances)

Quer saber mais?

CCVAlg - Astronomia:
04/04/2017 - Sonda MAVEN revela que maior parte da atmosfera marciana foi perdida para o espaço

Marte:
CCVAlg - Astronomia
Wikipedia
Atmosfera de Marte (Wikipedia)

Pulverização catódica:
Wikipedia

MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN):
NASA
Wikipedia