Pergunte a Ethan: Por que o céu está brilhante e vermelho em Marte?

A imagem do rover Opportunity demonstra parte do "Vale da Maratona", como parece da parte norte. A imagem foi tirada pelo veículo espacial Pancam Mars em 13 de março de 2015.

Você pode aprender muito sobre o mundo estudando sua atmosfera. Por exemplo, na Terra, as propriedades ópticas da luz que passam pela atmosfera nos dizem sobre sua composição, coeficiente de reflexão, densidade e muito mais. Se nossa atmosfera fosse muito mais fina e menos densa, o céu não seria tão azul, o pôr do sol não seria tão vermelho e, em geral, o brilho do céu seria menor. Em Marte, a densidade da atmosfera é de 0,7% da Terra, portanto, mesmo com menos gravidade, sua atmosfera é muito fina e fina em comparação com a nossa. Então, por que o céu marciano parece tão brilhante nas imagens recebidas dos rovers de Marte? Esta é a pergunta que nosso leitor faz:

Nós, físicos, sabemos que o céu ganha brilho devido à luz solar dispersa na matéria da atmosfera. O brilho do céu está diretamente relacionado à massa de matéria na atmosfera. Mas o que vemos nas imagens obtidas com curiosidade, espírito e oportunidade? Céu incrivelmente brilhante e montanhas incrivelmente embaçadas. Como você pode explicar isso?

Auto-retrato da curiosidade de 2015. Este veículo espacial é o mais pesado de todas as cargas que pousaram na superfície de Marte e até pesa menos de uma tonelada. A qualidade de sua câmera, no entanto, é suficiente para ver o céu de Marte nas mesmas cores em que o olho humano o veria.

Não há dúvida de que o céu de Marte é vermelho e brilhante, não como seria de esperar, extrapolando a atmosfera da Terra, transformando-a em uma cada vez mais fina. Essa questão está constantemente se tornando objeto de teorias da conspiração, porque o que vemos na superfície de Marte é muito diferente do que esperávamos ver lá. Qual poderia ser o motivo?



As características distintivas de Marte evoluíram devido à sua história geológica, mas a cor da atmosfera depende muito de como, quando e onde olhar. Pode variar de marrom-amarelo a vermelho e azul, dependendo de um conjunto de fatores.

Antes que sua imaginação tire conclusões precipitadas que algumas pessoas provavelmente começarão a considerar imediatamente - por exemplo, que todas as fotos divulgadas pela NASA são na verdade fotografias editadas da Terra - deixe-me mostrar uma imagem da Terra que não sofreu nenhuma modificação .



Base da Força Aérea dos EUA Al-Takadum no Iraque, também conhecida como Base Aérea TQ , durante uma tempestade de areia na Terra

Esta foto lembra as fotos que você viu de Marte? Provavelmente, dependendo de quais imagens de Marte lhe vêm à mente - e você também pode pensar que o céu em Marte não deve ser amarelo, mas vermelho.

Em outras palavras, você prefere uma foto semelhante:


Tempestade de areia em um deserto desconhecido, maio de 2006

Essas fotografias não foram tiradas ao pôr do sol, mas foram tiradas sob condições muito específicas na Terra. Ou seja, eles foram feitos na presença de um grande número de partículas na atmosfera. Se você já esteve em lugares com alto conteúdo de poluição atmosférica, poluição do ar ou incêndios florestais queimando nas proximidades , deve ter visto algo comparável ao que parece uma tempestade de areia no deserto ou uma atmosfera marciana.

Se você olhar as fotos de Marte tiradas por diferentes rovers em lugares diferentes, verá que as cores variam bastante.



A superfície de Marte é terrivelmente inóspita às formas de vida conhecidas. As montanhas à distância e o céu terão uma aparência diferente, dependendo da densidade das partículas na atmosfera.

O que causa essa incompatibilidade?

Muitos fatores desempenham um papel aqui. As câmeras Mars rover - um pouco diferentes uma da outra - desempenham um papel. Mas este não é um fator importante na mudança de cor; Existem explicações físicas para a diferença na paisagem e no céu. Entre eles estão:

• A quantidade e densidade de poeira na atmosfera marciana durante as filmagens;
• O tamanho físico das partículas de poeira, mudando no tempo e no espaço;
• A localização do sol no céu em relação à câmera.

Variações da imagem que vemos ao observar Marte podem demonstrar as propriedades ilusórias, mas extremamente importantes deste mundo e de sua atmosfera.



As imagens de Marte de Hubble, especialmente aquelas com nuvens e gelo, mostram a cor azul desta parte do mundo, indicando o tamanho das partículas de gelo na atmosfera de Marte.

Como, por exemplo, o céu de Marte às vezes parece azul? A imagem acima, tirada de longe pelo telescópio Hubble, corresponde ao que o Mars Passfinder viu pela primeira vez na superfície - o céu que nuvens de gelo d'água, consistindo em partículas muito pequenas, podem cobrir. Eles são talvez dez vezes menores em tamanho que o pó comum de Marte e mil vezes menores que a espessura de um cabelo humano. Essas partículas, sendo inferiores ao comprimento de onda da luz visível, parecem brilhantes na parte azul do mundo, mas são praticamente invisíveis na luz vermelha. Com isso, aprendemos uma importante lição científica: as partículas de gelo nas nuvens de Marte são extremamente pequenas.

Na Terra, durante o pôr do sol ou o nascer do sol, o céu do lado oposto ao Sol, livre de partículas, parece azul, apesar de o Sol e seus arredores parecerem vermelhos. O que está acontecendo em Marte?



Uma fotografia grande angular do pôr do sol em Marte, tirada pelo veículo espacial Spirit em 2005. Observe a cor azulada ao lado do Sol e compare-a com a cor avermelhada de outras partes do céu.

O céu de Marte perto do Sol parece azul, e o céu longe dele - vermelho. O disco do Sol parece quase branco, com um tom azul claro. Isso não está associado a nuvens ou gelo, mas apenas à poeira marciana que penetra na atmosfera do planeta. O pó na atmosfera, como o pó das tempestades de areia da Terra, absorve a luz azul, e é por isso que o céu fica vermelho na maior parte do tempo. No entanto, a poeira dispersa um pouco de luz azul na área próxima ao Sol, devido ao tamanho das partículas de poeira. Se você observar o pôr do sol em Marte, como o Curiosity fez em 2015, poderá ver o incrível efeito visual do sol poente azul.


Pôr do sol, vista da cratera Gale; foto tirada com Curiosity 15 de abril de 2015

Marte não parece nada do que esperávamos antes de chegarmos lá, porque está cheio de poeira - não apenas na superfície do planeta vermelho, mas em toda a atmosfera. É claro que algumas vezes ocorrem tempestades de areia em Marte, aumentando ainda mais esse efeito, outras vezes a densidade e a quantidade de poeira aumentam ou diminuem, e isso afeta a imagem. Mas essa não é apenas a atmosfera transparente familiar à Terra; o pó está suspenso nele, por causa dos quais objetos distantes são pouco visíveis. As partículas de poeira em Marte são grandes, elas absorvem principalmente a luz azul, o que significa que a luz refletida pelas partículas será principalmente vermelha. Além disso, devido ao grande número de partículas, o céu de Marte será mais brilhante do que se poderia esperar - mais brilhante do que se essa poeira não fosse.



Marte e sua atmosfera sutil, como visto na sonda Viking na década de 1970. A atmosfera tem uma cor vermelha brilhante devido à presença de poeira nela.

Nem precisávamos pousar em Marte para ver isso: o aparato da missão Viking , que se aproximava de Marte na década de 1970, examinava cuidadosamente a atmosfera de Marte a partir do espaço. O brilho vermelho era claramente visível a uma distância de dezenas de milhares de quilômetros e bloqueava mais luz do que seria se não houvesse poeira lá. Os cientistas conseguiram entender a mineralogia da poeira marciana apenas com base nos efeitos da absorção da luz. Total:

• As nuvens de Marte são compostas de minúsculas partículas de gelo;
• Há muito mais poeira em Marte do que na Terra;
• Poeira vermelha;
• Absorve principalmente a luz azul;
• A luz vermelha é refletida principalmente a partir dela, na linha de visibilidade direta do Sol;
• Por causa disso, o céu parece vermelho, o céu perto do Sol é azul, as montanhas distantes são embaçadas e as nuvens são azuis.

Portanto, a atmosfera em Marte se parece exatamente com isso, e isso é confirmado por evidências reunidas ao longo de décadas. Você não pode aplicar a física da atmosfera da Terra a Marte e esperar um resultado significativo. Marte é literalmente um mundo totalmente novo.