p Bolsões espalhados de magnetismo pela superfície de Marte têm uma influência significativa na alta atmosfera do planeta, de acordo com as observações do Mars Express da ESA. Compreender esses efeitos pode ser crucial para garantir comunicações de rádio seguras entre Marte e a Terra e, eventualmente, entre exploradores na superfície do planeta. p O campo magnético da Terra é dominado por um único, fonte forte:o dínamo bem abaixo da superfície do planeta. Contudo, o mesmo não pode ser dito de Marte. Em vez de possuir uma única fonte de campo magnético, Marte tem muitos.

p O Planeta Vermelho tem numerosos bolsões de forte magnetismo encerrados em sua crosta, vestígios de seus primeiros dias. O Marte moderno pode ser conhecido por sua relativa falta de magnetismo, mas o jovem Marte provavelmente era um mundo diferente; provavelmente estava mais quente e úmido, com uma atmosfera mais densa e um núcleo mais quente. Os cientistas acreditam que o jovem planeta também tinha um campo magnético considerável, impulsionado pelo movimento de circulação do material fundido dentro de seu núcleo (conhecido como dínamo planetário).

p Este campo global foi desligado há muito tempo - provavelmente quando o núcleo esfriou e solidificou, congelando o dínamo no lugar - mas o planeta ainda possui manchas anômalas de forte magnetismo remanescente espalhado por sua superfície, conhecido como 'campos crustais'.

p Memórias magnéticas do início de Marte

p Partes da crosta e rocha de Marte permanecem magnetizadas hoje devido a um fenômeno conhecido como 'ferromagnetismo', que dura mesmo quando o campo magnético externo não está mais presente (como é o caso de Marte).

p A crosta de Marte resfriou abaixo de uma temperatura específica - conhecida como temperatura de Curie - quando o núcleo do dínamo do planeta, e, portanto, seu campo magnético, ainda estava ativo e presente, fazendo com que o magnetismo residual fique permanentemente bloqueado dentro do material ferroso (contendo ferro) na crosta. Campos magnéticos crustais semelhantes também são encontrados na Terra e na Lua.

p Esses campos podem ser removidos posteriormente pelo reaquecimento do material acima da temperatura de Curie - por meio de grandes impactos, por exemplo - e depois permitindo que ele esfrie novamente na ausência de um campo magnético.

p Pensa-se que o magnetismo foi eliminado de manchas consideráveis ​​da crosta marciana desta forma, mas grandes porções do sul, e partes menores do norte, hemisfério de Marte permanece magnetizado em algum grau, com bolsos espalhados por todo o planeta. Esses campos da crosta terrestre são fortes o suficiente para gerar recursos na atmosfera superior de Marte, semelhantes às auroras vistas na Terra - tais recursos foram vistos pelo Mars Express da ESA).

p "Eles podem ser fracos em termos de força absoluta - centenas de nanotesla na alta atmosfera em média, ou entre 0,1 e 1 por cento da força do campo produzida pelo dínamo da Terra na altitude equivalente - mas os campos da crosta terrestre de Marte são significativamente mais fortes do que aqueles encontrados na Terra ou na Lua, "diz Markus Fraenz do Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar em Göttingen, Alemanha. "Isso indica que o campo do dínamo de Marte já foi pelo menos tão forte quanto o da Terra - mas, a fim de produzir tais manchas fortes de magnetização crustal remanescente, provavelmente era mais forte do que o nosso planeta jamais foi. "

p Infelizmente, nenhum módulo de aterrissagem ou rover ainda atingiu esses locais de forte magnetização, mas observações abrangentes de orbitadores de longa vida, como o Mars Global Surveyor da NASA e o Mars Express da ESA, ajudaram os cientistas a caracterizar o ambiente magnético de Marte.

p A Mars Express está em órbita ao redor de Marte desde 2003, e concluiu vários estudos usando seus instrumentos MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding) e ASPERA-3 (Analyzer of Space Plasmas and Energetic Atoms) para explorar o efeito que esses campos crustais têm na ionosfera de Marte.

p "Os campos crustais de Marte parecem controlar fortemente o plasma na parte superior da atmosfera do planeta, "diz David Andrews, do Instituto Sueco de Física Espacial em Uppsala. Mais especificamente, eles afetam uma camada de gás fracamente ionizado conhecido como ionosfera, que fica imprensada entre a maior parte da atmosfera neutra de Marte e a intensa radiação do espaço sideral (incluindo o vento solar, um fluxo de partículas carregadas - prótons e elétrons - emanando do Sol).

p Plasma ascendente na ionosfera de Marte

p A ionosfera de Marte é bastante semelhante à da Terra em muitos aspectos, como as densidades típicas, altitudes, e assim por diante. "A ionosfera da Terra é um pouco mais complexa em termos de estrutura, e tem um número maior de camadas distintas, "diz Andrews." Isso se deve em parte ao fato de a atmosfera da Terra ser uma mistura de nitrogênio e oxigênio, ao contrário da atmosfera marciana dominada por CO2. "

p Os campos crustais de Marte afetam o movimento e a dinâmica de seu plasma ionosférico, influenciando como ele circula, acumula, e foge para o espaço. Por exemplo, plasma voa para altitudes muito mais altas do que o esperado em regiões com campos crustais orientados verticalmente, e áreas com campos crustais mais fortes são cobertas por camadas mais densas e extensas de ionosfera do que campos mais fracos ou ausentes.

p A ionosfera de Marte fica na fronteira entre a baixa atmosfera de Marte e o vento solar, que inunda o espaço a partir do sol. O vento solar também arrasta o campo magnético solar para o Sistema Solar à medida que viaja, criando o campo magnético interplanetário (IMF).

p Quando arrastado para a vizinhança de Marte, As linhas de campo do FMI podem se conectar com as linhas de campo que emanam de algumas regiões da crosta de Marte (um processo conhecido como 'reconexão magnética'). Este processo permite que o plasma corra para cima ao longo das linhas recém-criadas e escape para o espaço, criando cavidades estreitas dentro da ionosfera de Marte que estão comparativamente com falta de elétrons.

p "A grande questão, Contudo, é se esses campos crustais afetam ou não a taxa na qual Marte perde sua atmosfera para o espaço e, em caso afirmativo, Como as, "diz Andrews." É provável que, embora o plasma seja reconfigurado em regiões onde o campo é forte, as médias de longo prazo de escape atmosférico não são muito diferentes - mas não temos certeza. "

p Do dia para a noite

p O comportamento e as propriedades da ionosfera diferem entre a região mais próxima do Sol (o 'lado diurno', entre Marte e o Sol) e que se estende para longe dele (o 'lado noturno', afastando-se de Marte em direção ao Sistema Solar externo).

p Os dados da Mars Express mostraram que a ionosfera do lado diurno é surpreendentemente complexa e variável, com densidades de elétrons e camadas estruturadas de plasma que mudam de forma abrupta e inconsistente. O satélite também sinalizou o quanto há para entender sobre o lado noturno, e por que algumas de suas propriedades diferem consideravelmente do lado diurno.

p O processo de escape do plasma via reconexão magnética, por exemplo, é especialmente eficiente no limite dia-noite (as regiões ao redor deste limite, ou terminador, às vezes são chamados de 'manhã' e 'noite' ou 'amanhecer' e 'anoitecer'). De forma similar, a ionosfera no lado diurno é mais densa e se estende a altitudes mais elevadas sobre anomalias da crosta terrestre do que no lado noturno. O plasma também parece fluir em direção a Marte no lado diurno, e longe no limite dia-noite.

p Em geral, o número e a densidade dos elétrons na ionosfera aumentam com a intensidade do campo durante o dia e na fronteira entre o dia e a noite - mas no lado noturno, O oposto é verdadeiro. A ionosfera do lado noturno de Marte é irregular; é reabastecido por parte do plasma da ionosfera diurna, e pela precipitação de elétrons do vento solar e da magnetosfera (a região do espaço sobre a qual o pequeno campo magnético intrínseco de Marte domina).

p "Tudo isso reforça a ideia de que o ambiente de plasma de Marte é fortemente influenciado por ambos os níveis de radiação solar incidente, e a força e distribuição dos campos da crosta terrestre do planeta, "diz Eduard Dubinin do Instituto Max Planck para Pesquisa do Sistema Solar em Göttingen, Alemanha. "Precisamos entender muito mais sobre essas interações e sobre a ionosfera de Marte em geral para pintar um quadro detalhado da evolução de longo prazo de Marte em termos de clima, habitabilidade, perda de água e atmosfera, e mais."

p Problemas para o rádio Red Planet?

p Além de formar uma melhor compreensão científica de Marte como planeta, saber mais sobre a ionosfera marciana e os campos crustais é vital para as missões atualmente em Marte, e para aqueles planejados no futuro (incluindo missões tripuladas).

p Por exemplo, a ionosfera dita como, quando, e onde o equipamento de radar da Mars Express (MARSIS) pode operar. A ionosfera diurna de Marte é mais densa e mais reflexiva das ondas de rádio. O MARSIS pode, assim, sondar a ionosfera de Marte no lado diurno, à medida que o plasma reflete os pulsos de radar de entrada nas frequências apropriadas (~ MHz). Do lado da noite, Contudo, O MARSIS realiza sondagem subterrânea. As ondas de rádio do instrumento alcançam a ionosfera relativamente esparsa e podem ir muito mais longe antes de serem refletidas, alcançando a superfície de Marte e até cerca de 10 km abaixo.

p "O MARSIS pode explorar as propriedades variáveis ​​da ionosfera, tornando-o um ótimo instrumento para sondar a ionosfera e a subsuperfície de Marte, "diz Dmitri Titov, cientista do projeto Mars Express da ESA.

p A variabilidade da ionosfera marciana pode ser um problema, Contudo, para qualquer comunicação na superfície de Marte.

p Landers e rovers em Marte se comunicam com a Terra por meio de um orbitador, que, por sua vez, usa frequências de rádio altas o suficiente (GHz) para que a ionosfera não seja um grande obstáculo. Contudo, isso pode se tornar um problema maior se e quando os humanos colocarem os pés no planeta.

p "As comunicações de rádio de ondas curtas (MHz) na superfície podem ser afetadas pela variabilidade da ionosfera de Marte, especialmente em torno de campos crustais mais fortes, e nosso entendimento aqui ainda é incompleto, "acrescenta Titov." Entender mais sobre o ambiente magnético e de plasma de Marte é fundamental. Descobertas como essas da Mars Express são cruciais para nossa exploração contínua do Sistema Solar, seja com robôs ou equipes humanas. "