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Marte é famoso por suas intensas tempestades de poeira, algumas das quais levantam poeira suficiente para serem vistas por telescópios na Terra.
Quando as partículas de poeira se esfregam umas nas outras, como acontece nas tempestades de poeira marcianas, elas podem se tornar eletrificadas, transferindo cargas elétricas positivas e negativas da mesma forma que você acumula eletricidade estática ao se arrastar sobre um tapete.
Campos elétricos fortes se acumulam em tempestades de poeira na Terra, então talvez não seja surpreendente que isso também aconteça em Marte. Mas o que acontece a seguir? Provavelmente não um relâmpago repentino, como poderíamos esperar na Terra.
Em vez disso, o cientista planetário Alian Wang, da Universidade de Washington em St. Louis, acha que a descarga elétrica em Marte provavelmente se parece mais com um brilho fraco. (Nenhuma das sondas, rovers ou outras missões de Marte capturou uma imagem real dele.)
“Poderia ser um pouco como a aurora nas regiões polares da Terra, onde elétrons energéticos colidem com espécies atmosféricas diluídas”, disse Wang, professor pesquisador de ciências da terra e planetárias em Artes e Ciências.
Chamativo ou não, este “falso-rora” marciano ainda dá um soco forte.
O novo estudo de Wang na revista Cartas de Pesquisa Geofísica mostra que a eletricidade em tempestades de poeira pode ser a principal força motriz do ciclo de cloro marciano.
Como pano de fundo, os cientistas consideram o cloro um dos cinco elementos “móveis” em Marte (os outros são hidrogênio, oxigênio, carbono e enxofre). Isso significa que o cloro, em diferentes formas, se move para frente e para trás entre a superfície e a atmosfera de Marte. No solo, os depósitos de cloreto – que são semelhantes a playas salinos ou salinas rasas na Terra – são generalizados. Esses depósitos de cloreto provavelmente se formaram no início da história de Marte como sais de cloreto precipitados da salmoura.
No novo estudo, Wang mostra que uma maneira particularmente eficiente de mover o cloro do solo para o ar em Marte é por meio de reações desencadeadas por descarga elétrica gerada nas atividades de poeira marciana.
Wang e seus colaboradores conduziram uma série de experimentos que obtiveram altos rendimentos de gases de cloro a partir de cloretos comuns – tudo eliminando os sais sólidos com descarga elétrica em condições semelhantes às de Marte. Eles conduziram esses experimentos usando uma câmara de simulação planetária na Universidade de Washington (chamada de Ambiente Planetário e Câmara de Análise, ou PEACh).
“A alta taxa de liberação de cloro de cloretos comuns revelada por este estudo indica um caminho promissor para converter cloretos de superfície em fases gasosas que agora vemos na atmosfera”, disse Kevin Olsen, pesquisador da The Open University, no Reino Unido, e co-autor do novo estudo.
“Essas descobertas oferecem suporte de que as atividades de poeira marciana podem conduzir a um ciclo global de cloro. Com o ExoMars Trace Gas Orbiter, vemos repetidas atividades sazonais que coincidem com tempestades de poeira globais e regionais”, disse ele.
Mais fácil em Marte do que na Terra
“A eletrificação por fricção é um processo comum em nosso sistema solar, com atividades de poeira marciana conhecidas por serem uma fonte poderosa de acúmulo de carga elétrica”, disse Wang, que é membro do corpo docente do McDonnell Center for the Space Sciences da universidade. “A fina atmosfera de Marte torna muito mais fácil a quebra de campos elétricos acumulados na forma de descarga eletrostática. Na verdade, é cem vezes mais fácil em Marte do que na Terra.”
Cientistas envolvidos nas missões Viking que pousaram em Marte na década de 1970 propuseram pela primeira vez que as tempestades de poeira poderiam ser uma fonte da nova química reativa no planeta vermelho.
No entanto, os efeitos químicos das atividades de poeira eram difíceis de estudar. Certas oportunidades de missão, como o ExoMars Schiaparelli EDM lançado em 2016, terminaram em fracasso. Os cientistas se voltaram para modelos e estudos experimentais.
Nos últimos anos, Wang e outros cientistas publicaram pesquisas que mostram que, quando a descarga eletrostática interage com sais de cloro em um ambiente rico em dióxido de carbono semelhante a Marte, ela pode gerar percloratos e carbonatos e também liberar cloro como gás.
Mas este novo estudo é o primeiro a tentar quantificar quanto desses produtos químicos são realmente produzidos durante eventos de tempestade de poeira.
“As taxas de reação são enormes”, disse Wang. “É importante ressaltar que o cloro liberado em um processo de descarga eletrostática de força média de curta duração está em um nível percentual.” Isso significa que, durante um experimento simulado de descarga eletrostática de sete horas, pelo menos uma em cada 100 moléculas de cloreto é decomposta e então libera seu átomo de cloro na atmosfera.
Semelhantes, mas ligeiramente inferiores, as taxas de formação de carbonatos e percloratos estão em níveis abaixo da porcentagem e por mil, disse Wang.
Esses altos rendimentos levam Wang e sua equipe a acreditar que as atividades de poeira marciana podem estar ligadas a três fenômenos globais recentemente revelados por missões a Marte.
A descarga elétrica pode estar ligada às concentrações extremamente altas de perclorato e carbonato globalmente no solo marciano, disse ela. Quantitativamente, o limite superior das faixas de concentração observadas pode ser acumulado por descargas elétricas induzidas por tempestades de poeira em menos da metade do período amazônico, o período mais recente da história de Marte, que se acredita ter começado há cerca de 3 bilhões de anos. Além disso, o alto rendimento de átomos de cloro liberados de cloretos pode explicar as altas concentrações de cloreto de hidrogênio observadas na atmosfera marciana durante as temporadas de poeira de 2018 e 2019, ao assumir que a espessura de 1 a 10 cm da poeira da superfície marciana seria levantada por um tempestade de poeira global.
“Nenhum outro processo que conhecemos pode fazer isso”, disse Wang, “especialmente com um rendimento tão alto de liberação de cloro.”
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