Marte revela seu segredo noturno: descobrindo seu mágico brilho verde

O ExoMars Trace Gas Orbiter da ESA detectou um brilho noturno verde na atmosfera marciana, fornecendo dados importantes sobre processos atmosféricos e iluminação potencial para futuras missões a Marte. Este fenômeno, diferente da aurora boreal, representa um grande avanço na nossa compreensão dos fenômenos naturais Marte.

Quando os futuros astronautas explorarem as regiões polares de Marte, verão um brilho verde iluminando o céu noturno. Pela primeira vez, um brilho noturno visível foi detectado na atmosfera marciana pela missão ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) da Agência Espacial Europeia.

Sob um céu claro, o brilho pode ser forte o suficiente para ser visto pelos humanos e para os rovers navegarem em noites escuras. O brilho noturno na Terra também é observado. Em Marte, isto era esperado, mas nunca foi observado na luz visível até agora.

Luz noturna em Marte

O brilho noturno atmosférico ocorre quando dois átomos de oxigênio se combinam para formar uma molécula de oxigênio, cerca de 50 quilômetros (~30 milhas) acima da superfície do planeta.

Os átomos de oxigênio estão em uma jornada: eles se formam no lado diurno de Marte, quando a luz solar fornece energia às moléculas de dióxido de carbono, fazendo com que elas se dividam em pedaços. Quando os átomos de oxigênio migram para o lado noturno e param de excitar o Sol, eles se reagrupam e emitem luz em altitudes mais baixas.

Esta animação mostra o processo considerado responsável pelo brilho noturno de Marte. Quando expostas à radiação ultravioleta solar acima de uma altitude de 70 km, as moléculas de dióxido de carbono – o principal componente da atmosfera marciana – se dividem em monóxido de carbono e átomos de oxigênio. Esses átomos de oxigênio (representados como bolas vermelhas) são transportados pela célula gigante de Hadley, que possui um ramo ascendente sobre o pólo diurno e um ramo descendente sobre o pólo invernal, localizado no hemisfério noturno. Os átomos de oxigênio se recombinam para formar oxigênio molecular no ramo descendente da célula de Hadley, a uma altitude de 30-50 km, e emitem radiação infravermelha. Crédito: Agência Espacial Europeia

“Essa emissão resulta da recombinação de átomos de oxigênio que se formaram na atmosfera de verão e transportados pelos ventos para altas latitudes de inverno, em altitudes que variam de 40 a 60 quilômetros na atmosfera marciana”, explica Laurieann Soret, pesquisadora do Atmospheric and Laboratório Planetário. Física da Universidade de Liège, na Bélgica, e parte da equipe que publicou a descoberta em Astronomia da natureza.

A iluminação de um brilho noturno pode ser brilhante o suficiente para iluminar o caminho à frente e ver o brilho tão brilhante quanto as nuvens iluminadas pela lua na Terra.

“Estas observações são inesperadas e interessantes para futuras missões ao Planeta Vermelho”, diz Jean-Claude Girard, principal autor do novo estudo e cientista planetário da Universidade de Liège.

O airglow ocorre na atmosfera da Terra quando a luz solar interage com átomos e moléculas na atmosfera. Nesta imagem, tirada por astronautas a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS) em 2011, uma faixa verde de brilho de oxigênio aparece acima da curva da Terra. Na superfície aparecem partes do Norte de África, onde as luzes da noite brilham ao longo do rio Nilo e do seu delta. Crédito: NASA

Siga o caminho verde brilhante

Despertou o interesse da equipe científica internacional A Descoberta anterior Eles foram feitos usando a Mars Express, que observou brilho noturno em comprimentos de onda infravermelhos há uma década. A espaçonave Trace Gas Orbiter detectou átomos de oxigênio verdes brilhantes acima do lado diurno de Marte em 2020, a primeira vez que tal emissão de brilho diurno foi vista em torno de um planeta diferente da Terra.

Estes átomos também viajam para o lado noturno e depois reúnem-se a uma altitude mais baixa, criando o brilho noturno visível descoberto numa nova investigação publicada hoje.

Impressão artística da Agência Espacial Europeia Exomares Acompanhe a órbita do gás Detectando o brilho verde do oxigênio na atmosfera marciana. Esta emissão, observada no lado diurno de Marte, é semelhante ao brilho noturno visto do espaço em torno da atmosfera da Terra. Crédito: Agência Espacial Europeia

Orbitando o Planeta Vermelho a uma altitude de 400 quilómetros, o TGO conseguiu observar o lado noturno de Marte através do canal ultravioleta-visível do seu veículo. Ferramenta nômade. O instrumento cobre uma faixa espectral desde o ultravioleta próximo até a luz vermelha, e foi apontado em direção à borda do Planeta Vermelho para observar melhor a atmosfera superior.

A experiência NOMAD é liderada pelo Instituto Real Belga de Astronáutica e trabalha com equipas de Espanha (IAA-CSIC), Itália (INAF-IAPS) e Reino Unido (Universidade Aberta), entre outros.

Valor científico

O brilho noturno serve como um marcador dos processos atmosféricos. Pode fornecer muitas informações sobre a composição e dinâmica de uma região da atmosfera que é difícil de medir, bem como sobre a densidade do oxigênio. Também pode revelar como a energia é depositada pela luz solar e pelo vento solar – o fluxo de partículas carregadas que emana da nossa estrela.

Uma foto do espaço da Via Láctea e da Terra juntas, fora da Estação Espacial Internacional. A Via Láctea se estende abaixo da curva do membro da Terra na cena que também registra um leve brilho verde. O bojo central da galáxia aparece com campos estelares cortados por fendas escuras de poeira interestelar. A foto foi tirada pelo astronauta da NASA Scott Kelly em 2015, durante sua missão de um ano no espaço. Crédito da imagem: NASA/Scott Kelly

Compreender as propriedades da atmosfera marciana não é apenas cientificamente interessante, mas também essencial para missões à superfície do Planeta Vermelho. Por exemplo, a densidade da atmosfera afecta directamente o arrasto experimentado pelos satélites que orbitam Marte e pelos pára-quedas utilizados para enviar sondas à superfície marciana.

Brilho noturno vs aurora

O brilho noturno também é observado na Terra, mas não deve ser confundido com a aurora boreal. A aurora boreal é apenas uma forma de iluminar a atmosfera planetária.

A aurora boreal é produzida, Em Marte Como na Terra, quando os elétrons energéticos do Sol atingem a alta atmosfera. Eles variam no espaço e no tempo, enquanto a luz noturna é mais uniforme. Tanto o brilho noturno quanto a aurora boreal podem apresentar uma ampla gama de cores, dependendo de quais gases atmosféricos são mais abundantes em diferentes altitudes.

O brilho noturno verde em nosso planeta é bastante fraco, por isso é melhor visto olhando de uma perspectiva de “borda” – como mostrado na Muitas fotos incríveis Capturado por astronautas Estação Espacial Internacional.

Vídeo com lapso de tempo de Agência Espacial Europeia A foto foi tirada do astronauta Tim Peake durante sua missão Principia de seis meses na Estação Espacial Internacional. O astronauta britânico comentou sobre este timelapse: “Visão da ISS da ‘aurora ascendente’ – você vê os dois satélites no final? Um vídeo Timelapse criado a partir de imagens tiradas em intervalos de um segundo foi reproduzido 25 vezes mais rápido. Crédito: Agência Espacial Europeia /NASA

Referência: “Observação de Marte O₂ “Night Glow Visible by the NOMAD Spectrograph on Board the Trace Gas Orbiter” por J.-C. Girard, L. Surette, IR Thomas, P. Rístico, Y. Willam, C. Debez, A.C. Vandel, F. Dearden, B. Hubert, JP Mason, MR Patel e MA Lopez Valverde, 9 de novembro de 2023, Astronomia da natureza.
doi: 10.1038/s41550-023-02104-8