Cientistas detetam pela primeira vez no Marte um “Whistler” de relâmpago.

A primeira deteção, em Marte, do “uivo” rádio de uma descarga semelhante a um relâmpago acaba de ser confirmada - um sinal raro que ajuda a perceber como se comportam as descargas elétricas no planeta vermelho.

Um sinal inesperado registado pelo MAVEN da NASA

Enquanto orbitava Marte, a sonda MAVEN da NASA captou, a 21 de junho de 2015, um sinal eletromagnético invulgar. Análises posteriores demonstraram que esse registo corresponde a um sinal assobiante: uma onda de rádio “dispersa” que se forma quando emissões geradas por relâmpagos atravessam a ionosfera de um planeta.

A conclusão mais direta é importante: há descargas elétricas na atmosfera marciana e, além disso, a forma como as suas ondas de rádio se propagam através do plasma obedece às mesmas leis físicas que moldam sinais equivalentes na Terra.

Marte e Terra: parecidos, mas não o suficiente para assumir o mesmo fenómeno

Apesar de Terra e Marte partilharem várias semelhanças, as diferenças são grandes o bastante para impedir certezas: não basta supor que um fenómeno exista em ambos os planetas - e menos ainda que seja desencadeado pelo mesmo mecanismo.

O caso dos relâmpagos ilustra bem essa dúvida. Na Terra, estas descargas são normalmente explicadas por condições atmosféricas turbulentas que fazem partículas colidirem e friccionarem entre si, acumulando carga elétrica até ao ponto em que ocorre a descarga.

Na Terra, os relâmpagos estão fortemente associados a nuvens ricas em vapor de água - e Marte tem muito pouca água na atmosfera. Ainda assim, a humidade não é um requisito absoluto: aqui, por exemplo, também há descargas intensas nas gigantescas plumas de cinzas expelidas por erupções vulcânicas.

E, já no ano passado, cientistas anunciaram ter finalmente identificado descargas elétricas em Marte, provavelmente geradas pelo choque e fricção de grãos de areia no clima de poeira particularmente agreste do planeta.

O que é um “sinal assobiante” e porque soa como uma baleia ao longe

Quando um relâmpago ocorre, produz radiação eletromagnética numa enorme faixa do espetro: desde ondas de rádio de muito baixa frequência até raios X. A componente de mais baixa frequência pode propagar-se para cima através da ionosfera e seguir como ondas de plasma ao longo de linhas de campo magnético.

Como as frequências mais altas viajam mais depressa do que as mais baixas, o sinal “estica-se” no tempo. Quando esses dados são convertidos em áudio a partir de medições de ondas de plasma, surge um tom descendente característico - semelhante ao chamamento distante de uma baleia.

O vídeo abaixo mostra um exemplo deste tipo de sinal, gerado por relâmpagos durante uma erupção vulcânica na Terra.

Como pode isto acontecer em Marte sem um campo magnético global?

À primeira vista, Marte pareceria um candidato improvável para este fenómeno, porque não possui um campo magnético global como o da Terra - algo que, em princípio, dificultaria a propagação destas ondas.

Contudo, o planeta conserva manchas localizadas de magnetismo na crosta, preservadas por minerais magnetizados: uma espécie de “fóssil” do campo magnético que Marte teve no passado. Já estudos de há várias décadas apontavam que estes campos magnéticos crustais poderiam, em teoria, permitir a ocorrência e a propagação de sinais assobiantes.

Descoberta do sinal assobiante em Marte (campos magnéticos crustais) nas medições do MAVEN

O MAVEN iniciou observações sistemáticas de Marte em 2014, levando um conjunto de instrumentos que inclui um sensor de ondas de plasma capaz de registar as frequências relevantes para este tipo de assinatura.

Sob a liderança do físico atmosférico František Němec, da Universidade Carolina (Chéquia), uma equipa analisou cuidadosamente 108 418 registos de ondas de plasma à procura das características típicas de um sinal assobiante.

Encontraram um - e, de forma ainda mais notável, esse único evento alinhava-se quase perfeitamente com as previsões teóricas feitas décadas antes.

Onde e quando aconteceu: altitude, lado nocturno e um detalhe decisivo da ionosfera

O evento foi registado sobre uma região de campo magnético crustal, a 349 km de altitude, no lado nocturno de Marte. Este pormenor é essencial: sob a incidência direta do Sol, a ionosfera marciana tende a comprimir-se, o que dificulta ou suprime a propagação de ondas de plasma.

Em termos de forma, o sinal era muito parecido com os equivalentes terrestres: durou cerca de 0,4 segundos, desceu progressivamente em frequência ao longo do tempo e apresentou uma intensidade aproximadamente 10 vezes acima do ruído de fundo.

Quando a equipa modelou o campo magnético e a densidade de plasma naquela zona, combinando esses dados com o tempo estimado de viagem do sinal desde a superfície, obteve uma correspondência quase perfeita com o que foi observado.

Não foi um relâmpago fraco - a energia na origem poderá ser elevada

Embora o sinal medido pareça relativamente fraco quando comparado com sinais assobiantes detetados na Terra, isso não implica uma descarga pequena. Ao contabilizar a perda de energia durante a propagação, os investigadores estimaram que, na fonte, a energia poderia ser comparável à de um relâmpago forte pelos padrões terrestres.

Porque é tão raro detetar estes sinais em Marte

O estudo também ajuda a explicar por que razão quase não existem deteções deste tipo. Para além de haver muito menos instrumentos em órbita a monitorizar Marte do que existe para a Terra, as condições necessárias são bastante restritivas:

• geometria magnética adequada, com campo quase vertical;
• ocorrência no lado nocturno;
• ionosfera suficientemente fraca para permitir a propagação das ondas de plasma.

Menos de 1% dos “instantâneos” de ondas analisados foram registados em regiões com a geometria magnética certa. Na prática, é preciso que aconteça uma descarga elétrica potente, num local e momento específicos, e que uma nave com os instrumentos adequados passe exatamente na altura certa para a registar.

Este grau de exigência sugere um cenário plausível: os relâmpagos em Marte poderão ser mais frequentes do que os dados atuais deixam ver.

Um detalhe adicional: quando a poeira e o Sol podem influenciar a probabilidade de deteção

Outro aspeto a considerar é que a ionosfera marciana não é constante: varia com a atividade solar, com a estação e com o estado global da atmosfera. Em períodos de maior ionização, a “janela” para as ondas de plasma se propagarem pode fechar-se; em condições mais favoráveis, pode abrir-se o suficiente para que um sinal assobiante se torne observável.

Além disso, se as descargas estiverem ligadas a tempestades de poeira, então a sua ocorrência poderá concentrar-se em episódios meteorológicos específicos - o que reforça a necessidade de campanhas de observação prolongadas e com boa cobertura temporal.

Implicações para a astrobiologia e a química prebiótica

A possibilidade de existirem mais descargas elétricas em Marte é, por si só, entusiasmante - e traz implicações ainda mais amplas. Experiências laboratoriais sobre a origem da vida mostraram que descargas elétricas podem desencadear a formação de moléculas orgânicas fundamentais, em processos análogos aos relâmpagos que poderão ter impulsionado a química prebiótica na Terra primitiva.

Se ocorrerem descargas semelhantes em Marte, esse mecanismo passa a ser mais um fator que os astrobiólogos podem pesar ao avaliar se o planeta vermelho terá reunido, em algum momento, condições potencialmente compatíveis com o surgimento de química relevante para a vida.

A investigação foi publicada na revista Avanços da Ciência.