No século XVII, os astrônomos Giovanni Domenica Cassini e Christian Huygens notaram a presença de calotas brancas nebulosas enquanto estudavam as regiões polares marcianas. Essas descobertas confirmaram que Marte tinha calotas de gelo em ambas as regiões polares, semelhantes à Terra. No século XVIII, os astrônomos começaram a notar como o tamanho desses polos variava dependendo de onde Marte estava em seu ciclo orbital. Junto com a descoberta de que o eixo de Marte era inclinado como o da Terra, os astrônomos perceberam que as calotas polares de Marte passavam por mudanças sazonais, muito parecidas com as da Terra.
Embora os cientistas estejam cientes de que as calotas polares de Marte mudam com as estações, foi somente nos últimos 50 anos que eles perceberam que elas são em grande parte compostas de dióxido de carbono congelado (também conhecido como “gelo seco”) que circula para dentro e para fora da atmosfera – e questões sobre como isso acontece permanecem. Em um estudo recenteuma equipe de pesquisadores liderada pelo Instituto de Ciências Planetárias (PSI) sintetizou décadas de pesquisa com observações mais recentes dos polos. A partir disso, eles determinaram como os polos marcianos diferem em termos de sua acumulação sazonal e liberação de dióxido de carbono atmosférico.
A equipe foi liderada por Dra. Candice Hansenum cientista sênior da Instituto de Ciências Planetárias (PSI) e membro da equipe de imagens HiRISE. Ela foi acompanhada por pesquisadores do Laboratório Lunar e Planetário (LPL) na Universidade do Arizona, na Universidade de Nevada, na Centro de Ciência Astrogeológica do Serviço Geológico dos EUA (USG-ASC), o Laboratório de Física Atmosférica e Espacial na UC Boulder, IUCLA, o Centro de Pesquisa Astrofísica da Queen’s University Belfasto Centro Aeroespacial Alemão (DLR) e o Laboratório de Propulsão a Jato da NASA. O artigo que detalha suas descobertas apareceu recentemente no periódico Ícaro.
Para seu estudo, Hansen e seus colegas confiaram em dados adquiridos por orbitadores de Marte nas últimas décadas. Eles então compararam isso com dados mais recentes do Experimento de imagem de alta resolução Instrumento (HiRISE) no Orbitador de reconhecimento de Marte (MRO). Isso permitiu que eles rastreassem o crescimento e a recessão das calotas polares marcianas, que ciclam cerca de um quarto da atmosfera do planeta ao longo de um ano marciano. O propósito final era aprender mais sobre os processos que moldam a superfície do planeta e o ambiente geral. Como Hansen resumiu em um PSI Comunicado de imprensa:
“Todo mundo sabe que há uma diferença em como o dióxido de carbono interage com os polos, mas quantas pessoas entendem o porquê? Era isso que eu estava tentando descrever. E, felizmente, tenho um monte de coautores realmente talentosos que estavam dispostos a preencher suas próprias peças.”
Assim como a Terra, Marte passa por mudanças sazonais devido à sua inclinação axial, cerca de 25 graus em relação ao plano orbital, em comparação com a inclinação da Terra de cerca de 23,5 graus. Mas como Marte tem um período orbital muito mais longo (~687 dias), as estações duram cerca de duas vezes mais do que aqui na Terra. Além disso, Marte tem uma excentricidade orbital maior – cerca de 9% em comparação com 1,7% – o que significa que sua órbita é mais elíptica. Por causa disso, Marte está mais distante do Sol quando seu hemisfério norte passa pela primavera e pelo verão, enquanto o sul passa pelo outono e pelo inverno.
Isso significa que o verão no hemisfério sul é mais curto (enquanto o inverno é mais longo no norte), coincidindo com a temporada de tempestades de poeira. Como resultado, a calota polar sazonal do norte contém uma concentração maior de poeira do que a calota polar sul. “Então, no final das contas, o outono e o inverno do sul trazem a pressão atmosférica mais congelante e mais baixa, já que grande parte da atmosfera está congelada como gelo seco”, disse Hansen. “Esses são os principais impulsionadores das diferenças no comportamento sazonal do dióxido de carbono entre os hemisférios. Não são estações simétricas.”
Também há diferenças significativas em termos de elevação entre os hemisférios norte e sul — ou seja, as Terras Baixas do Norte e as Terras Altas do Sul. As diferenças entre o terreno polar norte e sul também influenciam a mudança sazonal. Por exemplo, leques de poeira preta são distribuídos pela paisagem sul, resultantes da sublimação do gelo seco e causando plumas de poeira. Como Hansen explicou:
“Uma camada de gelo de dióxido de carbono se forma no outono do hemisfério sul e, ao longo do inverno, ela engrossa e se torna translúcida. Então, na primavera, o sol nasce e a luz penetra nessa camada de gelo até o fundo o suficiente para aquecer o solo abaixo. Agora, o gás fica preso sob pressão. Ele vai procurar por qualquer ponto fraco no gelo e se romper como uma rolha de champanhe.”
Uma vez que o gás encontra um ponto fraco e rompe o gelo, ele sopra plumas escuras de poeira na atmosfera. A poeira é soprada em diferentes direções dependendo da direção do vento e cai em depósitos em forma de leque. Este processo molda a paisagem criando canais de ravina, coloquialmente chamados de “aranhas” (araneiformes) por causa de sua aparência semelhante a aracnídeos. Enquanto o hemisfério norte também experimenta plumas de poeira na primavera, o terreno relativamente plano faz com que elas formem características semelhantes a dunas. Disse Hansen:
“Quando o Sol nasce e começa a sublimar o fundo da camada de gelo, há três pontos fracos – um na crista da duna, um no fundo da duna onde ele encontra a superfície e então o próprio gelo pode rachar ao longo da encosta. Nenhum terreno araniforme foi detectado no norte porque, embora sulcos rasos se desenvolvam, o vento alisa a areia nas dunas.”
Essas descobertas demonstram que Marte é um lugar ativo, não apenas ao longo de eras, mas sazonalmente e até mesmo diariamente.
