p Como as partículas energéticas da velocidade do vento solar através do espaço interplanetário, seu movimento é modificado por objetos em seu caminho. Um estudo, com base em dados do orbitador Mars Express da ESA, lançou uma nova luz sobre uma interação surpreendente entre o planeta Marte e as partículas supersônicas do vento solar. p Os cientistas sabem há muito tempo que uma característica conhecida como choque de proa se forma a montante de um planeta - como a proa de um navio, onde a água é reduzida e então desviada ao redor do obstáculo.

p O choque de proa marca uma fronteira bastante nítida onde o vento solar diminui repentinamente à medida que começa a penetrar na magnetosfera ou na atmosfera externa de um planeta.

p No caso de Marte, que não gera um campo magnético global e tem uma atmosfera fina, o principal obstáculo ao vento solar é a ionosfera - uma região de partículas eletricamente carregadas em sua atmosfera superior.

p Além disso, o tamanho relativamente pequeno, massa e gravidade de Marte permitem a formação de uma exosfera estendida - a camada mais externa da atmosfera, onde átomos e moléculas gasosas escapam para o espaço e interagem diretamente com o vento solar.

p As observações feitas por numerosas naves espaciais ao longo de muitas décadas mostraram que as variações na ionosfera e na exosfera desempenham um papel nas mudanças na localização do limite de choque da proa.

p Como esperado, a distância do choque do arco marciano ao planeta aumenta à medida que a pressão dinâmica do vento solar diminui. Isso é quase como um enfraquecimento da onda da proa à frente de um navio à medida que o fluxo da água diminui.

p Por outro lado, os aumentos na distância do choque do arco marciano coincidem com os aumentos na quantidade de radiação solar incidente em comprimentos de onda ultravioleta extremos (EUV). Consequentemente, a taxa na qual íons e elétrons são produzidos a partir de átomos e moléculas na atmosfera superior aumenta. Isso resulta em aumento da pressão térmica dentro da ionosfera, habilitando-o a neutralizar melhor o fluxo de vento solar que entra.

p Ao mesmo tempo, íons recém-criados dentro da exosfera estendida são captados e acelerados pelos campos eletromagnéticos carregados pelo vento solar. O resultado é uma desaceleração do vento solar e uma mudança na posição do amortecedor de proa.

p Outro possível fator de influência na localização do choque de proa é a órbita de Marte. A distância do planeta ao Sol é muito mais elíptica do que a da Terra, variando de 206 milhões de km a 249 milhões de km - uma diferença de 20%.

p Uma equipe de cientistas europeus investigou como e por que a localização do choque do arco varia durante o ano marciano. Em um artigo publicado online na edição de 21 de novembro de 2016 da Journal of Geophysical Research:Space Physics , a equipe analisou mais de cinco anos marcianos de medições do Mars Express Analyzer of Space Plasma and EneRgetic Atoms (ASPERA-3) Electron Spectrometer (ELS) para identificar 11 861 travessias de choque de arco. Esta é a primeira análise do choque do arco a ser baseada em dados obtidos durante um período tão prolongado e durante todas as estações marcianas.

p Conforme o Mars Express cruza o choque do arco marciano, o instrumento ELS normalmente registra um aumento repentino no fluxo de elétrons em uma ampla gama de energias (normalmente até algumas centenas de eV).

p Os cientistas descobriram que, na média, o choque da proa está mais perto de Marte, próximo ao afélio (o ponto mais distante do planeta do Sol), e mais longe de Marte perto do periélio (o ponto mais próximo do planeta ao Sol). A distância média do choque do arco de Marte, quando medido acima do terminador (o limite dia-noite) atinge um mínimo de 8102 km em torno do afélio, enquanto sua distância máxima de 8.984 km ocorre em torno do periélio. Esta é uma variação geral de aproximadamente 11 por cento durante cada órbita marciana.

p A equipe também verificou descobertas anteriores de que o choque da proa no hemisfério sul é, na média, localizado mais longe de Marte do que no hemisfério norte. Contudo, esta assimetria hemisférica é pequena (uma variação de distância total de 2,4 por cento), e as mesmas variações anuais no choque do arco ocorrem independentemente do hemisfério.

p Densidade do vento solar (e, Portanto, pressão dinâmica), a força do campo magnético interplanetário, e irradiação solar, todos devem reduzir com a distância do sol. Uma vez que esses parâmetros impactam a localização do choque do arco de maneiras diferentes, a equipe queria descobrir qual é o fator dominante ao longo do ano marciano.

p A descoberta um tanto surpreendente foi que a localização do choque de proa é mais sensível às variações na saída do EUV solar do que às variações da pressão dinâmica do vento solar.

p Isso pode ser em grande parte devido ao impacto bem reconhecido do EUV na densidade e pressão térmica da ionosfera, e a expansão da exosfera (veja acima). Esses processos criam amortecedores contra o vento solar.

p Contudo, as variações na distância do choque da proa também se correlacionam com as mudanças anuais na quantidade de poeira na atmosfera marciana. A temporada de tempestade de poeira marciana ocorre em torno do periélio, quando o planeta está mais quente e recebe mais radiação solar.

p "Tempestades de poeira foram mostradas anteriormente para interagir com a alta atmosfera e a ionosfera de Marte, portanto, pode haver um acoplamento indireto entre as tempestades de poeira e a localização do choque de proa, "disse Benjamin Hall, autor principal do artigo, que estava até recentemente na Universidade de Leicester, e atualmente é pesquisador da Lancaster University, REINO UNIDO.

p "Contudo, não tiramos quaisquer conclusões adicionais sobre como as tempestades de poeira poderiam impactar diretamente a localização do choque da proa marciana e deixar tal investigação para um estudo futuro.

p "Parece provável que nenhum mecanismo único pode explicar nossas observações, mas sim um efeito combinado de todos eles. Neste ponto, nenhum deles pode ser excluído.

p "Futuras investigações das ligações entre o carregamento de poeira atmosférica e a alta atmosfera marciana são necessárias, envolvendo investigações conjuntas pela Mars Express e Trace Gas Orbiter da ESA, e a missão MAVEN da NASA. Os primeiros dados do MAVEN parecem confirmar as tendências que descobrimos. "

p "Investigações semelhantes foram feitas pelo instrumento ASPERA que voou a bordo do orbitador Venus Express, permitindo-nos comparar processos físicos e condições em dois planetas muito diferentes, ambos com campos magnéticos fracos, "disse Dmitri Titov, Cientista do Projeto Mars Express da ESA.

p "Isso demonstra o valor de usar a mesma instrumentação para explorar mundos diferentes."