A missão InSight da NASA fornece dados da superfície de Marte. Seu sismômetro, equipado com eletrônica construída na ETH Zurique, não só registra marsquakes, mas também reage inesperadamente a eclipses solares. Quando a lua marciana, Fobos se move diretamente na frente do sol, o instrumento inclina-se ligeiramente para o lado. Este efeito minúsculo pode ajudar os pesquisadores a determinar o interior do planeta.

Um observador em Marte veria a lua do planeta Fobos cruzar o céu de oeste para leste a cada cinco horas. Sua órbita passa entre o Sol e qualquer ponto em Marte cerca de uma vez a cada ano terrestre. Cada vez que isso acontece, causa de um a sete eclipses solares no espaço de três dias. Um lugar onde isso acontece é o local da sonda InSight da NASA, estacionado na região de Elysium Planitia desde novembro de 2018. Em outras palavras, o fenômeno ocorre com muito mais frequência do que na Terra, quando nossa lua cruza na frente do sol. "Contudo, os eclipses em Marte são mais curtos - duram apenas 30 segundos e nunca são eclipses totais, "explica Simon Stähler, um sismólogo do Instituto de Geofísica ETH de Zurique. Fotos tiradas por dois robôs de Marte da NASA, Oportunidade e Curiosidade, também mostram uma protuberância de bordas afiadas contra o sol como pano de fundo.

As fotografias não são a única forma de observar esses trânsitos. "Quando a Terra experimenta um eclipse solar, instrumentos podem detectar um declínio na temperatura e rajadas de vento rápidas, conforme a atmosfera esfria em um determinado lugar e o ar se afasta desse local, "Stähler explica. Uma análise dos dados do InSight deve indicar se efeitos semelhantes também são detectáveis ​​em Marte.

Esperando por 24 de abril de 2020

Em abril de 2019, a primeira série de eclipses solares eram visíveis do local de pouso do InSight, mas apenas alguns dos dados que ele gravou foram salvos. As indicações iniciais a partir desses dados levaram Stähler e uma equipe de pesquisa internacional a se prepararem com entusiasmo para a próxima série de eclipses, devido em 24 de abril de 2020. Eles publicaram os resultados de suas observações em agosto no jornal Cartas de pesquisa geofísica .

Como esperado, As células solares do InSight registraram os trânsitos. "Quando Fobos está na frente do sol, menos luz solar atinge as células solares, e estes, por sua vez, produzem menos eletricidade, "Stähler explica." O declínio na exposição à luz causado pela sombra de Fobos pode ser medido. " a quantidade de luz solar diminuiu durante um eclipse em 30 por cento. Contudo, Os instrumentos meteorológicos do InSight não indicaram mudanças atmosféricas, e os ventos não mudaram como esperado. Outros instrumentos; Contudo, trouxe uma surpresa:tanto o sismômetro quanto o magnetômetro registraram um efeito.

Sinal incomum do sismômetro

O sinal do magnetômetro é provavelmente devido ao declínio na eletricidade das células solares, como Anna Mittelholz, uma adição recente à equipe Mars da ETH Zurich, foi capaz de mostrar. "Mas não esperávamos essa leitura do sismômetro; é um sinal incomum, "Stähler diz. Normalmente, o instrumento - equipado com eletrônica construída na ETH - indicaria terremotos no planeta. Até agora, o Marsquake Service, liderado por John Clinton e Domenico Giardini na ETH, registrou cerca de 40 terremotos convencionais, o mais forte dos quais registrou uma magnitude de 3,8, bem como várias centenas regionais, tremores rasos.

O que foi surpreendente durante o eclipse solar foi que o sismômetro se inclinou ligeiramente em uma direção específica. "Esta inclinação é incrivelmente pequena, "Notas de Stähler." Imagine uma moeda de 5 francos; agora, empurre dois átomos de prata sob uma borda. É dessa inclinação que estamos falando:10 ^-8 . "Por mais leve que fosse esse efeito, ainda era inconfundível. "A explicação mais óbvia seria a gravidade de Fobos, semelhante a como a lua da Terra causa as marés, "Stähler diz, "mas nós rapidamente descartamos isso." Se essa fosse a explicação, então, o sinal do sismômetro estaria presente por um longo período de tempo e a cada cinco horas quando Phobos fizer sua passagem, não apenas durante os eclipses. Os pesquisadores determinaram a causa mais provável da inclinação:"Durante um eclipse, o solo esfria. Ele se deforma de forma desigual, que inclina o instrumento, "diz Martin van Driel do grupo de pesquisa de Sismologia e Física das Ondas.

Como acontece, um sensor infravermelho mediu de fato o resfriamento do solo em Marte de dois graus. Os cálculos revelaram que nos 30 segundos do eclipse, a "frente fria" poderia penetrar no solo apenas a uma profundidade de micro ou milímetros, mas o efeito foi suficiente para puxar o sismômetro.

Experimentos em uma velha mina de prata

Uma observação na Terra apóia a teoria de Stähler. No Observatório da Floresta Negra, localizado em uma mina de prata abandonada na Alemanha, Rudolf Widmer-Schnidrig descobriu um fenômeno semelhante:durante um teste de sismômetro, alguém se esqueceu de apagar a luz. O calor emitido por uma lâmpada de 60 watts foi aparentemente suficiente para aquecer a camada superior de granito bem abaixo do solo, de modo que se expandiu ligeiramente e fez com que o sismômetro se inclinasse ligeiramente para um lado.

Os cientistas deveriam ser capazes de usar o minúsculo sinal de inclinação de Marte para mapear a órbita de Fobos com mais precisão do que era possível anteriormente. A posição do InSight é a localização medida com mais precisão em Marte; se os cientistas sabem exatamente quando um trânsito por Fobos aqui começa e termina, eles podem calcular sua órbita com precisão. Isso é importante para futuras missões espaciais. Por exemplo, A agência espacial japonesa JAXA planeja enviar uma sonda às luas de Marte em 2024 e trazer amostras de Fobos de volta à Terra. "Fazer isso, eles precisam saber exatamente para onde estão voando, "diz Stähler.

O que os dados de órbita precisos revelam

Dados precisos sobre a órbita de Fobos também podem lançar mais luz sobre o funcionamento interno de Marte. Enquanto nossa lua continua a ganhar impulso angular e se afasta constantemente da Terra, Fobos está desacelerando e gradualmente voltando para Marte. Em 30 a 50 milhões de anos, ele vai se espatifar na superfície do planeta. "Podemos usar essa ligeira desaceleração para estimar o quão elástico e, portanto, o quão quente é o interior de Marte; o material frio é sempre mais elástico do que quente, "explica Amir Khan, também no Instituto de Geofísica da ETH Zurique. Em última análise, os pesquisadores querem saber se Marte foi formado do mesmo material que a Terra, ou se diferentes componentes poderiam explicar porque a Terra tem placas tectônicas, uma atmosfera densa e condições que suportam a vida - características que faltam em Marte.