A atmosfera marciana é rarefeita, e a pressão atmosférica na superfície varia de 30 Pa (0,03 kPa) no pico do Olympus Mons para mais de 1 155 Pa (1,155 kPa) nas depressões de Hellas Planitia, com uma pressão média na superfície de 600 Pa (0,6 kPa), comparado à pressão terrestre de 101,3 kPa. A atmosfera de Marte consiste em 95% de dióxido de carbono, 3% nitrogênio, 1,6% argônio, e ainda traços de oxigênio, água, e metano. A atmosfera de Marte é bastante empoeirada, dando ao céu marciano uma cor amarelada quando vista da superfície; dados da Mars Exploration Rovers indicam que partículas suspensas possuem aproximadamente 1,5 micrômetros.[8]
Estrutura
A atmosfera de marte é composta das seguintes divisões:
Baixa atmosfera: É a mais aquecida afetada pelo aquecimento da poeira suspensa e do solo.
Média atmosfera: Marte possui um jet stream que flui nessa região.
Atmosfera superior, ou termosfera: Essa região apresenta temperaturas muito altas causadas pelo aquecimento do Sol. Nesse nível, os gases começam a se separar entre si ao invés de se fundirem, tal como ocorre na baixa atmosfera.
Exosfera: 200 km e acima. Essa região é onde se delimita os últimos vestígios da atmosfera e o espaço. Não há nenhum limite claro devido ao gás ser extremamente rarefeito, o que torna a definição de onde a atmosfera termina bastante difícil.
Composição
A fina atmosfera de Marte, visível do horizonte nesse imagem obtida na baixa órbita.
Dióxido de carbono
O principal componente da atmosfera de Marte é o dióxido de carbono (CO2). Durante o inverno marciano os pólos entram em um período de escuridão contínua, o que resfria a superfície de tal forma que 25% do CO2 atmosférico se condensa em dióxido de carbono sólido (gelo seco) formando uma capa de gelo nos pólos. Quando os pólos são expostos novamente à luz solar, durante o verão marciano, o CO2 congelado sublima, voltando à atmosfera. Esse processo leva a uma grande variação da pressão e composição atmosférica ao redor dos pólos marcianos.
Argônio
A atmosfera de Marte é consideravelmente enriquecida de gases nobres, especialmente o argônio em comparação às outras atmosferas de outros planetas do sistema solar. Diferente do dióxido de carbono, o argônio não se condensa, assim sendo a quantidade total de argônio na atmosfera é constante. No entanto, as concentrações locais podem variar devido ao fluxo de dióxido de carbono de um lugar a outro. Recentes dados de satélite mostram um aumento do argônio atmosférico sobre o polo sul no outono, que se dissipa na primavera seguinte. [9]
Água
Outros aspectos da atmosfera marciana variam significativamente. Com a sublimação do gás carbônico durante o verão marciano, rajadas de ventos espalham o gás para além dos pólos a uma velocidade de aproximadamente 250 a 400 km/h. Essas tempestades sazonais transportam grandes quantidades de poeira e vapor de água originando névoas e nuvens cirrus parecidas com as da Terra. Essas nuvens de água congelada foram fotografadas pela Opportunity em 2004.[10]
Traços de metano, a um nível de algumas partes por bilhão, foram inicialmente descobertos por uma equipe do NASA Goddard Space Flight Center em 2003.[7][11] Em março de 2004 a Mars Express Orbiter[12] e observações do Canada-France-Hawaii Telescope[13] também sugeriram a presença de metano na atmosfera marciana, com uma concentração de aproximadamente 10 ppb por volume.[14] A presença de metano em Marte é intrigante, visto que é um gás instável, supõe se que deve haver (ou deve ter havido ha alguns milhares de anos) uma fonte desse gás no planeta. É estimado que o planeta produza uma quantidade de 150 ton/ano de metano.[15] Atividade vulcânica, impacto de cometas, e a existência de vida microbiana tais como metanógenos estão entre as possíveis fontes de metano, mas ainda não foram comprovadas. O metano parece ocorrer em partes do planeta, o que sugere que esse gás é rapidamente quebrado antes de se espalhar uniformemente pela atmosfera, então também é presumível que o metano vem sendo lançado continuamente na atmosfera. Atualmente planejam–se pesquisas para identificar gases que acompanham o metano que podem sugerir quais são as fontes mais prováveis; na Terra, o metano biológico liberado pelos oceanos tende a vir acompanhado pelo etano, enquanto o vulcânico é acompanhado pelo dióxido de enxofre.
Foi comprovado recentemente que o metano poderia ser produzido por processos não-biológicos envolvendo água, dióxido de carbono, e o mineralolivina, que é comum em Marte.[16] As condições necessárias para essa reação (e.x. temperatura e pressão) não existem na superfície, mas provavelmente existem na crosta. Para provar que esse processo estaria acontecendo, serpentina, um mineral produzido nesse processo seria detectado.
Análises da ESA revelaram que a presença de metano na atmosfera marciana não é homogênea, geralmente coincidindo com a presença de vapor d'água. Na atmosfera superior esses gases estão uniformemente distribuídos, mas próximos à superfície eles se concentram em três regiões, Arabia Terra, Elysium Planitia, e Arcadia Memnonia. O cientista planetário David H. Grinspoon (Southwest Research Institute) supõe que a coincidência de vapor d’água e metano aumenta as chances de uma fonte biológica, mas isso implica explicar como a vida poderia sobreviver em um planeta tão inóspito quanto Marte.[11] Por último, para provar a natureza orgânica do metano marciano, será necessário o envio de uma futura sonda ou robô portando um espectrômetro para mensurar massa atômica, pois as proporções isotópicas de C12 a C14 podem claramente distinguir entre orgânica ou inorgânica como sendo a natureza da origem do metano marciano.[17]
Potencial de utilização pelos humanos
A atmosfera de Marte é um recurso de composição conhecida disponível em todos os locais do planeta. Por essa razão tem sido proposto que uma futura exploração humana no planeta poderia usar o dióxido de carbono da atmosfera como matéria-prima para a fabricação de combustível para o retorno da missão. Pesquisas para viabilizar tal missão que propõem esse uso da atmosfera marciana incluem o Mars Direct proposto pelo cientista Robert Zubrin e pelo estudo Design reference mission da NASA. As duas principais alternativas para a utilização do dióxido de carbono são a reação de Sabatier, que converte dióxido de carbono atmosférico junto a hidrogênio adicional para produzir metano e oxigênio, e a eletrólise, usando um eletrólito de zircônio para separar o dióxido de carbono em oxigênio e monóxido de carbono.
No entanto, para que a futura colonização de Marte seja viável, seria preciso que houvesse uma quantidade muito maior de gás estufa na atmosfera para manter o clima aquecido. Usar a atmosfera de Marte como um recurso a ser consumido sem nenhuma intenção de renová-la é algo duvidoso. (ver terraformação)
↑Life on Mars? - Geological and biological processes observed on Earth provide hunky-dory explanations for methane on Mars, Martin Baucom, American Scientist, março-abril de 2006.
↑ abMumma, M. J.; Novak, R. E.; DiSanti, M. A.; Bonev, B. P., "A Sensitive Search for Methane on Mars" (abstract only). American Astronomical Society, DPS meeting #35, #14.18.
↑
V. Formisano, S. Atreya T. Encrenaz, N. Ignatiev, M. Giuranna (2004). «Detection of Methane in the Atmosphere of Mars». Science. 306 (5702): 1758 - 1761. doi:10.1126/science.1101732 !CS1 manut: Nomes múltiplos: lista de autores (link)
↑V. A. Krasnopolskya, J. P. Maillard, T. C. Owen (2004). «Detection of methane in the martian atmosphere: evidence for life?». Icarus. 172 (2): 537-547. doi:10.1016/j.icarus.2004.07.004 !CS1 manut: Nomes múltiplos: lista de autores (link)
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