Estudos da missão Mars Express, da Agência Espacial Europeia (ESA, na sigla em inglês), acerca do ozônio e do vapor de água na atmosfera de Marte podem levar a uma melhor compreensão da química atmosférica da Terra.
Usando quatro anos marcianos de observações do instrumento SPICAM (Espectroscopia para a Investigação das Características da Atmosfera de Marte), que corresponde a sete anos e meio da Terra, uma equipe de pesquisadores da Europa e da Rússia descobriu a lacuna em nosso conhecimento quando tentando reproduzir seus dados com um modelo climático global de Marte.
Ozônio e vapor d'água não são bons companheiros atmosféricos. O ozônio (O3) é produzido quando as moléculas de dióxido de carbono (CO2), que constituem 95% da atmosfera marciana, são separadas pela radiação ultravioleta do Sol.
Por sua vez, o ozônio pode ser dividido por moléculas chamadas radicais de hidrogênio (HOX), que contêm um átomo de hidrogênio e um ou mais átomos de oxigênio. Os próprios radicais de hidrogênio são produzidos quando o vapor de água é dividido pela luz ultravioleta.
Em Marte, como o dióxido de carbono é onipresente, deve haver uma assinatura global de ozônio - a menos que uma determinada região contenha vapor d'água. Nessa circunstância, a água será dividida em radicais de hidrogênio, que reagirão com a molécula de ozônio e a separarão.
Quanto mais vapor de água, menos ozônio. A equipe investigou essa relação inversa, também conhecida como anticorrelação. Eles descobriram que podiam reproduzir a natureza inversa geral disso com um modelo climático, mas não atingir a relação precisa. Em vez disso, para uma determinada quantidade de vapor d'água, o modelo produziu apenas 50% do ozônio visto nos dados do SPICAM.
"Isso sugere que a eficiência da destruição do ozônio é exagerada nas simulações de computador", disse Franck Lefèvre, do Laboratório de Atmosferas, Mídia e Observações Espaciais (LATMOS, na sigla em francês), da Universidade de Sorbonne, que liderou o estudo, à Phys.org.
De fato, a discrepância encontrada nos modelos pode ter repercussões importantes na forma como simulamos o clima da Terra usando modelos atmosféricos. Isso ocorre porque a mesosfera da Terra contém parte da camada de ozônio, que experimentará as mesmas interações com HOX que ocorrem em Marte.
"A química HOX é importante para o equilíbrio global da camada de ozônio da Terra", diz Franck.
Portanto, entender o que está acontecendo na atmosfera de Marte pode beneficiar a precisão com que podemos realizar simulações climáticas na Terra. E com tantos dados agora disponíveis no SPICAM, a modelagem mostrou claramente que há algo que não entendemos.
Isso poderia ser a ação das nuvens?
Quando Franck e seus colegas introduziram cálculos para a forma como o HOX é absorvido pelas partículas de gelo que formam as nuvens em Marte, eles descobriram que mais ozônio sobreviveu em seus modelos. Isso ocorre porque as moléculas HOX foram absorvidas antes que pudessem separar o ozônio. Mas isso explicava apenas parcialmente seus resultados.
Uma área particular para estudos adicionais é medir as taxas de reação nas baixas temperaturas encontradas na atmosfera marciana e na mesosfera terrestre. No momento, eles não são bem conhecidos e, portanto, também podem estar distorcendo os modelos.
Agora que o trabalho atual destacou de forma quantitativa onde estão as lacunas em nosso conhecimento, a equipe vai coletar mais dados usando outros instrumentos UV operando em Marte e continuar suas investigações e atualizar o modelo.
"Com a Mars Express, concluímos a pesquisa mais longa da atmosfera marciana até hoje, independentemente da missão. Começamos em 2004 e agora temos 17 anos de dados […] Isso é único na história da exploração planetária", acrescenta Franck Montmessin, também do LATMOS.
O monitoramento de longo prazo dos parâmetros atmosféricos e suas variações pela Mars Express fornece um conjunto de dados exclusivo para estudar a atmosfera marciana como um sistema dinâmico complexo.