Aurora verde visível é captada em Marte pela primeira vez

Uma aurora com brilho suave em comprimentos de onda visíveis ao olho humano foi registada em Marte pela primeira vez - e só um robô conseguiu vê-la ao vivo.

Em 18 de março de 2024, quando o céu nocturno sobre a Cratera Jezero ganhou um tom verde discreto e luminoso, o rover Perseverance já estava a postos, com os seus “olhos” atentos. O que ele gravou abre novas possibilidades para investigar Marte. Embora Marte já seja conhecido por apresentar diferentes tipos de auroras, todas as que tínhamos observado até agora apareciam apenas em tonalidades invisíveis, no ultravioleta.

"As auroras são as manifestações visíveis de como o nosso Sol afecta os planetas. A confirmação de que existem auroras visíveis em Marte abre novas, e esperamos que mais simples e baratas, formas de estudarmos estes processos", explicou à ScienceAlert a física Elise Wright Knutsen, da Universidade de Oslo.

"Até agora, apenas relatámos a nossa primeira detecção desta emissão verde, mas as observações de auroras podem ensinar-nos muito sobre como as partículas do Sol estão a interagir com a magnetosfera e com a alta atmosfera de Marte."

Auroras no Sistema Solar e o que torna as auroras de Marte especiais

Cada planeta do Sistema Solar exibe o seu próprio tipo de aurora, mas as auroras marcianas têm características particularmente intrigantes. No essencial, auroras resultam de interacções energéticas entre partículas de fora do planeta e partículas do próprio planeta (na maioria das vezes na atmosfera, embora nem sempre), com a mediação de um campo magnético.

Essas partículas (em geral vindas do Sol, mas não obrigatoriamente) são conduzidas pelo campo na direcção do planeta (normalmente para as regiões polares, embora nem sempre). Ao colidirem com outros materiais, deslocam electrões e produzem um brilho em comprimentos de onda que variam conforme as condições do ambiente.

A atmosfera de Marte é extremamente rarefeita - tem cerca de 2% da densidade da atmosfera terrestre. Além disso, o planeta vermelho possui, na melhor das hipóteses, um campo magnético fraco e descontínuo, restrito a determinadas áreas: são regiões localizadas onde minerais magnetizados na crosta conservam vestígios do campo magnético que Marte já teve. Está longe de ser algo comparável à imponente “bolha” magnetosférica que protege a Terra.

Ainda assim, esses remendos locais de magnetismo bastam para alimentar actividade auroral. Quando o vento solar sopra na orientação adequada, a atmosfera próxima desses pontos magnéticos brilha em comprimentos de onda do ultravioleta. Ao analisarem essas auroras em UV, Knutsen e os seus colegas perceberam que havia mais actividade na atmosfera marciana do que aquilo que era possível ver.

"Estamos a observar auroras em Marte há 20 anos, mas tudo isso tem sido em comprimentos de onda do ultravioleta. Dependendo de para que nível de energia o electrão transita de volta, obtemos emissões aurorais com diferentes comprimentos de onda/cores", explicou Knutsen.

"Quando vemos um comprimento de onda específico, podemos usar a mecânica quântica para descobrir se essa transição partilha um estado superior com quaisquer outras transições. Se partilhar, então sabemos que auroras noutros comprimentos de onda também devem estar presentes, mesmo que não as observemos directamente. Assim, observações de uma emissão UV específica (a 297 nanómetros) de uma transição do oxigénio atómico levaram-nos a acreditar que a emissão de luz verde também deveria existir."

Da pista no ultravioleta à procura pela luz verde

Com base nessas pistas, Knutsen e a sua equipa partiram à procura do brilho visível. Só que isso não era tão simples. A maioria dos instrumentos de luz visível em Marte foi concebida para observações durante o dia, e não para detectar um brilho muito ténue no céu nocturno.

Para complicar, as auroras em Marte são muito mais fracas do que as da Terra. A janela mais favorável para tentar apanhá-las acontece logo após uma erupção solar especialmente energética, como uma ejeção de massa coronal. O problema é que isto exige rapidez: é preciso estar preparado para agir depressa - e os satélites de Marte não foram pensados para este tipo de reacção imediata.

Perseverance e a ejeção de massa coronal de 15 de março de 2024

No entanto, na ejeção de massa coronal de 15 de março de 2024, tudo se alinhou. O Perseverance dispõe de instrumentos capazes de detectar a luz que os investigadores procuravam - e havia uma equipa de cientistas no controlo pronta e disposta a mudar de planos para obter as observações necessárias.

Assim, alguns dias depois de uma grande erupção ter lançado milhares de milhões de toneladas de partículas carregadas para fora do Sol, os investigadores registaram exactamente o que procuravam: um excesso de luz no céu nocturno de Marte no comprimento de onda de 557,7 nanómetros - o brilho visível do oxigénio ionizado.

Mas, por ser Marte, o espectáculo não se parece com o que vemos na Terra.

"A aurora verde em Marte tem exactamente a mesma cor da aurora verde na Terra, mas ainda assim parece completamente diferente", disse Knutsen. "Estamos habituados a ver faixas muito estruturadas, com uma forma bem definida. A aurora verde em Marte, no entanto, é mais ou menos completamente uniforme. O céu inteiro brilha a verde, em todas as direcções, independentemente de estar no equador ou mais perto dos pólos."

Ela acrescenta, porém, que talvez nem conseguíssemos vê-la a olho nu, mesmo que estivéssemos em Marte, porque o olho humano não distingue bem as cores em condições de pouca luz. Será curioso descobrir o que os primeiros exploradores de Marte vão perceber quando, enfim, chegarem lá.

A detecção foi a quarta tentativa do grupo de apanhar o fenómeno em acção com o Perseverance, o que sugere que existem outros factores a influenciar se um “espirro” do Sol gera ou não uma aurora visível em Marte. A equipa pretende tentar registar mais ocorrências para compreender melhor como as auroras se formam no planeta e identificar padrões que possam surgir.

"Estou incrivelmente entusiasmada com a investigação adicional que esta descoberta permite, tenho muito interesse em perceber que tipos de tempestades solares causam esta aurora e assim por diante", disse Knutsen. "Mas também é simplesmente muito divertido imaginar o planeta vermelho a brilhar a verde!"

A investigação foi publicada na Science Advances.