A Nuvem mais estranha de Marte pode ser explicada por física exótica

A nuvem alongada Arsia Mons(AMEC), vista da sonda Mars Express da Agência Espacial Europeia, em 24 de junho de 2024. Crédito: ESA/DLR/FU Berlin

Cientistas usando dados da sonda Mars Express, da Agência Espacial Europeia, em conjunto com um modelo meteorológico de última geração de Marte, descobriram que pode haver alguma física exótica por trás da nuvem mais curiosa do planeta vermelho.

Na primavera e no verão de cada ano, no hemisfério sul de Marte, durante a estação de poeira marciana, vemos surgir uma nuvem espetacular: a Nuvem Alongada de Arsia Mons (AMEC), a nuvem visualmente mais impressionante de Marte.

Esta fina camada branca de gelo emerge a favor do vento do vulcão Arsia Mons, de 20 km de altura. Ela se forma, cresce e desaparece diariamente, estendendo-se por até 1.800 km — quase o dobro do comprimento do Reino Unido — antes de evaporar rapidamente. Este ciclo se repete todas as manhãs durante vários meses .

A sonda Mars Express registrou a AMEC pela primeira vez em 2018 e, desde então, tem a observado recorrentemente. Os pesquisadores exploraram sua evolução, dinâmica complexa e comportamento intrigante, determinando que se trata de uma nuvem orográfica : um tipo de nuvem também observada na Terra, que se forma quando o vento sopra sobre a topografia acidentada de um vulcão ou montanha.

No entanto, ao tentar modelar exatamente como a nuvem ganha vida, nossas simulações simplesmente não reproduziram o que vemos nas imagens — até agora.

"Para criar a AMEC em nossa modelagem, descobrimos que precisávamos incluir alguns fenômenos físicos exóticos... fenômenos que, embora presentes em livros didáticos, são tratados como teóricos e geralmente considerados improváveis ​​na natureza. Certamente, nunca foram observados em ação antes", afirma Jorge Hernández-Bernal, do LMD/CNRS/Sorbonne Université, em Paris, autor principal do novo estudo. "Assim que incluímos esses fenômenos físicos em nossas simulações, a AMEC surgiu exatamente como esperávamos."

Um processo raro em ação

Na Terra e em outros lugares, as nuvens normalmente se formam quando o ar úmido esfria e o vapor de água se condensa em gotículas líquidas ou cristais de gelo. Isso geralmente acontece por meio de um processo conhecido como nucleação heterogênea, que requer a presença de partículas de outras "substâncias" na atmosfera para que o vapor se fixe e se condense nela — sal, pólen, fuligem ou poeira, por exemplo. Em Marte, acredita-se que seja poeira.

Marte visto pela Câmera de Monitoramento Visual (VMC) a bordo da sonda Mars Express da Agência Espacial Europeia, em 10 de outubro de 2018. Crédito: ESA/GCP/UPV/EHU Bilbao

"Parece que a formação da AMEC ocorre sem a necessidade de 'nenhuma dessas substâncias'", acrescenta Hernández-Bernal. "O vapor de água se transforma diretamente em partículas de gelo nas nuvens, sem nenhuma etapa intermediária. É semelhante a gotículas de condensação aparecendo no meio de uma sala, em vez de em uma janela. Chamamos isso de nucleação homogênea, e nunca tínhamos visto isso antes em uma atmosfera planetária. É totalmente inesperado."

Cientistas sugeriram que esse processo poderia ocorrer nas altas atmosferas da Terra e de Vênus, mas ainda não foi observado. Sua raridade se deve à necessidade de circunstâncias excepcionais, com níveis de umidade relativa extremamente altos, mais de 100.000 vezes superiores aos que normalmente experimentamos em nosso dia a dia na Terra.

"Nunca tínhamos visto essas condições em Marte antes, mas nossa descoberta agora sugere fortemente que a umidade do planeta pode de fato atingir esses níveis extremos", diz Hernández-Bernal.

Hernández-Bernal e seus colegas descobriram que a AMEC está situado em uma posição única, onde a fina atmosfera de Marte e a imponente altura do vulcão Arsia Mons, nas proximidades, se combinam para criar as condições necessárias para formar esse raro processo.

À medida que os ventos passam por Arsia Mons, a massa do vulcão desencadeia uma onda poderosa que levanta massas de ar úmido a vários quilômetros em apenas alguns minutos. Isso resfria a atmosfera rapidamente, fazendo com que as temperaturas caiam 30 graus em apenas 10 minutos e os níveis de umidade relativa disparem. O vapor de água então congela espontaneamente, transformando-se diretamente em partículas de nuvem, formando a AMEC.

Além de aprofundar nossa compreensão dos processos atmosféricos em Marte e em outros lugares, o resultado destaca que não devemos descartar processos improváveis ​​ao explorar os planetas do universo (incluindo exoplanetas).

Wilson acrescenta: "Embora as nuvens na Terra e em Marte pareçam ser regidas pelas mesmas 'regras', entender essa exótica nuvem marciana exigiu física exótica — e isso pode ser verdade em outros lugares do cosmos."

Fonte: PHYS.ORG