Ciência portuguesa descobre uma nova forma de ler Marte e ajuda a preparar futuras missões humanas

Durante mais de duas décadas, a sonda Mars Express percorreu incessantemente a órbita de Marte. Dia após dia, registou milhares de imagens da atmosfera do planeta, preservando detalhes que até agora permaneceram ocultos.

O trabalho, liderado por cientistas do Instituto de Astronomia da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa e do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, conseguiu medir, pela primeira vez, a altitude e a velocidade de propagação de nuvens marcianas utilizando apenas imagens captadas por uma única câmara da Mars Express, missão da Agência Espacial Europeia (ESA) que orbita Marte há 23 anos.

Publicado na revista Journal of Geophysical Research: Planets, o estudo apresenta uma técnica inovadora para analisar um dos fenómenos mais difíceis de observar na atmosfera marciana. A investigação fornece, por isso, dados valiosos para compreender a dinâmica dos ventos em altitude, um conhecimento essencial para futuras operações de entrada e aterragem no planeta.

Por que é tão difícil observar nuvens em Marte?

A explicação está na própria atmosfera marciana. Ao contrário da Terra, Marte possui uma atmosfera cerca de cem vezes menos densa, onde as nuvens são extremamente ténues e quase transparentes. Muitas são constituídas por cristais de gelo ou dióxido de carbono congelado e não por vapor de água, tornando-se difíceis de distinguir do céu ou da superfície poeirenta do planeta.

Algumas formam-se muito perto do solo. Outras surgem a altitudes elevadas e deslocam-se rapidamente, impulsionadas por ondas atmosféricas que transportam energia através das diferentes camadas da atmosfera.

Para as observar, é necessário reunir condições muito específicas de iluminação e um ângulo de observação quase perfeito. É precisamente essa combinação que explica por que passaram despercebidas durante tanto tempo.

Uma nova forma de interpretar imagens antigas

A inovação não passou por construir uma nova sonda nem por instalar instrumentos mais sofisticados em Marte. Os investigadores desenvolveram um algoritmo capaz de extrair informação tridimensional a partir das imagens recolhidas por uma única câmara, permitindo calcular simultaneamente a altitude das nuvens e a velocidade com que se deslocam.

Segundo Francisco Brasil, primeiro autor do estudo, é a primeira vez que se consegue medir em simultâneo estas duas características das ondas atmosféricas marcianas utilizando imagens captadas por uma única câmara.

Preparar o futuro da exploração espacial

À primeira vista, medir a altitude e a velocidade de nuvens num planeta distante pode parecer um exercício puramente teórico. Esses dados ajudam, na realidade, a encontrar uma forma de atravessar a atmosfera marciana em segurança.

Ao revelar a forma como a energia circula entre as diferentes camadas da atmosfera, as ondas atmosféricas permitem compreender melhor os ventos que influenciam a entrada de sondas e futuras missões tripuladas. Quanto mais rigorosa for essa informação, mais precisos poderão ser os modelos utilizados para prever as condições encontradas durante a descida até à superfície.

Por esse motivo, o novo método fornece uma base de trabalho importante para a Agência Espacial Europeia (ESA), responsável pela missão Mars Express, e também para a NASA, permitindo aperfeiçoar os modelos meteorológicos e de reentrada atmosférica utilizados no planeamento de futuras missões ao planeta.

Um arquivo com muitos segredos

A utilidade desta técnica vai muito além das imagens analisadas neste estudo. Ao demonstrar que é possível extrair informação tridimensional recorrendo apenas a uma câmara, os investigadores abriram caminho para aplicar o mesmo algoritmo a milhares de imagens obtidas por outras missões internacionais que continuam a orbitar Marte.

É um avanço particularmente relevante numa área em que cada nova missão representa anos de preparação e investimentos de milhares de milhões de euros. Sempre que é possível retirar mais conhecimento dos dados já existentes, aumentam também as oportunidades de compreender Marte sem necessidade de desenvolver novos instrumentos.

Muito para além das nuvens

O estudo representa um passo importante para conhecer melhor a atmosfera marciana, mas o seu alcance vai além da caracterização das nuvens. Ao fornecer medições inéditas de altitude e da velocidade das ondas atmosféricas, a investigação ajuda a compreender a circulação da energia na atmosfera de Marte e melhora a capacidade de prever fenómenos meteorológicos extremos que poderão afetar futuras operações à superfície.

Numa década em que os Estados Unidos e a China pretendem enviar missões tripuladas ao planeta vermelho, conhecer o comportamento da atmosfera deixa de ser apenas uma questão científica. Passa também a ser um requisito para proteger equipamentos e, no futuro, os próprios astronautas.