Os dados da MAVEN possibilitaram o primeiro mapa dos sistemas de corrente elétrica (setas azuis e vermelhas) que moldam o campo magnético induzido ao redor de Marte.
Créditos: NASA / Goddard / MAVEN / CU Boulder / SVS
"Essas correntes desempenham um papel fundamental na perda atmosférica que transformou Marte de um mundo que poderia ter sustentado a vida em um deserto inóspito", disse o físico experimental Robin Ramstad, da Universidade do Colorado, em Boulder. "Atualmente, estamos trabalhando no uso das correntes para determinar a quantidade precisa de energia que é extraída do vento solar e alimenta a fuga atmosférica". Ramstad é o principal autor de um artigo sobre essa pesquisa publicado em 25 de maio na Nature Astronomy .
A Terra também possui esses sistemas atuais: podemos vê-los na forma de exibições coloridas de luz no céu noturno perto das regiões polares conhecidas como aurora, ou luzes do norte e do sul. A aurora da Terra está fortemente ligada às correntes, geradas pela interação do campo magnético da Terra com o vento solar, que fluem ao longo das linhas verticais do campo magnético na atmosfera, concentrando-se nas regiões polares. Estudar o fluxo de eletricidade milhares de quilômetros acima de nossas cabeças, no entanto, conta apenas parte da história sobre a situação em Marte. A diferença está nos respectivos campos magnéticos dos planetas, porque enquanto o magnetismo da Terra vem de dentro, Marte não.
Campos magnéticos planetários
O magnetismo da Terra vem de seu núcleo, onde o ferro derretido e eletricamente flui sob a crosta. Seu campo magnético é global, o que significa que envolve todo o planeta. Como Marte é um planeta rochoso e terrestre como a Terra, pode-se supor que o mesmo tipo de paradigma magnético também funcione lá. No entanto, Marte não gera um campo magnético por si só, fora de manchas relativamente pequenas de crosta magnetizada. Algo diferente do que observamos na Terra deve estar acontecendo no Planeta Vermelho.
O que está acontecendo acima de Marte?
O vento solar, formado em grande parte por elétrons e prótons carregados eletricamente, sopra constantemente do Sol a cerca de um milhão de quilômetros por hora. Ele flui e interage com os objetos em nosso sistema solar. O vento solar também é magnetizado e esse campo magnético não pode penetrar facilmente na atmosfera superior de planetas não magnetizados como Marte. Em vez disso, as correntes induzidas na ionosfera do planeta causam um acúmulo e fortalecimento do campo magnético, criando a chamada magnetosfera induzida. Como o vento solar alimenta essa magnetosfera induzida em Marte ainda não foi bem entendido.
À medida que íons e elétrons do vento solar se chocam contra esse campo magnético induzido mais forte perto de Marte, eles são forçados a se separar devido à carga elétrica oposta. Alguns íons fluem em uma direção, outros elétrons na outra direção, formando correntes elétricas que circulam do lado do dia para o lado noturno do planeta. Ao mesmo tempo, raios-x solares e radiação ultravioleta constantemente ionizam parte da atmosfera superior de Marte, transformando-a em uma combinação de elétrons e íons carregados eletricamente que podem conduzir eletricidade.
Esta imagem é de uma visualização científica das correntes elétricas em torno de Marte. Correntes elétricas (setas azuis e vermelhas) envolvem Marte em uma estrutura aninhada de loop duplo que envolve continuamente o planeta do dia para o lado noturno. Esses loops de corrente distorcem o campo magnético do vento solar (não na foto), que se espalha ao redor de Marte para criar uma magnetosfera induzida ao redor do planeta. No processo, as correntes conectam eletricamente a atmosfera superior de Marte e a magnetosfera induzida ao vento solar, transferindo energia elétrica e magnética gerada nos limites da magnetosfera induzida (parabolóide interno fraco) e no choque do arco do vento solar (parabolóide externo fraco) )
Créditos: NASA / Goddard / MAVEN / CU Boulder / SVS / Cindy Starr
"A atmosfera de Marte se comporta um pouco como uma esfera de metal que fecha um circuito elétrico", disse Ramstad. "As correntes fluem na atmosfera superior, com as camadas de corrente mais fortes persistindo a 120-200 quilômetros (cerca de 75-125 milhas) acima da superfície do planeta." Tanto o MAVEN quanto as missões anteriores já viram dicas localizadas dessas camadas atuais, mas nunca foram capazes de mapear o circuito completo, desde a geração no vento solar até onde a energia elétrica é depositada na atmosfera superior.
Detectar diretamente essas correntes no espaço é extremamente difícil. Felizmente, as correntes distorcem os campos magnéticos no vento solar, detectáveis pelo magnetômetro sensível da MAVEN. A equipe usou o MAVEN para mapear a estrutura média do campo magnético ao redor de Marte em três dimensões e calculou as correntes diretamente de suas distorções da estrutura do campo magnético.
"Com uma única operação elegante, a força e os caminhos das correntes emergem desse mapa do campo magnético", disse Ramstad.
O destino do planeta vermelho
Sem um campo magnético global ao redor de Marte, as correntes induzidas pelo vento solar podem formar uma conexão elétrica direta com a atmosfera superior de Marte. As correntes transformam a energia do vento solar em campos elétricos e magnéticos que aceleram partículas atmosféricas carregadas no espaço, levando a fuga da atmosfera para o espaço. Os novos resultados revelam várias características inesperadas específicas do objetivo da MAVEN de entender a fuga atmosférica: a energia que impulsiona a fuga parece ser extraída de um volume muito maior do que se costuma assumir.
A perda atmosférica causada pelo vento solar está ativa há bilhões de anos e contribuiu para a transformação de Marte de um planeta quente e úmido que poderia ter abrigado vida em um deserto frio global. MAVEN continua a explorar como esse processo funciona e quanto da atmosfera do planeta foi perdida.
Esta pesquisa foi financiada pela missão MAVEN. O investigador principal do MAVEN está baseado no Laboratório de Física Atmosférica e Espacial da Universidade do Colorado, em Boulder, e a NASA Goddard gerencia o projeto MAVEN. A NASA está explorando nosso Sistema Solar e além, descobrindo mundos, estrelas e mistérios cósmicos próximos e distantes com nossa poderosa frota de missões espaciais e terrestres.
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