Resposta da ionosfera marciana durante a supertempestade solar de maio de 2024

Quando uma tempestade solar distante sacudiu os céus de Marte

Em maio de 2024, uma tempestade colossal no Sol não apenas pintou auroras raras nos céus da Terra, como também atingiu Marte. Este estudo mostra como essa explosão de energia solar remodelou dramaticamente a atmosfera superior carregada eletricamente — ou ionosfera — ao redor do Planeta Vermelho. Ao capturar o evento quase em tempo real com espaçonaves em órbita, os cientistas registraram o aumento mais forte já visto em uma das camadas ionosféricas principais de Marte, revelando novos detalhes sobre como tempestades solares podem afetar planetas sem campos magnéticos globais protetores.

Ouvindo através do ar de Marte

Para observar a reação da ionosfera marciana, os pesquisadores usaram uma técnica chamada ocultação mútua por rádio, na qual uma espaçonave envia um tom de rádio contínuo através da atmosfera do planeta para outra espaçonave. À medida que o sinal tangencia o limbo de Marte, ele se curva e desacelera dependendo de quantas partículas carregadas atravessa. Ao medir cuidadosamente essas pequenas variações, os cientistas podem reconstruir um perfil vertical da densidade eletrônica — essencialmente um mapa de sondagem da ionosfera, de cerca de 80 quilômetros até várias centenas de quilômetros. Desde 2020, as missões Mars Express e ExoMars Trace Gas Orbiter vêm realizando essas medições aproximadamente uma vez por semana, construindo gradualmente uma imagem de referência do comportamento ionosférico de Marte ao longo das estações e das condições solares.

A chegada da supertempestade

No começo de maio de 2024, o Sol desencadeou uma série de erupções intensas: flares poderosos, jatos de partículas de alta velocidade e uma grande nuvem de plasma conhecida como ejeção de massa coronal. Esses eventos produziram a tempestade geomagnética mais forte na Terra em décadas e, pouco depois, perturbaram o ambiente espacial em Marte. Em 15 de maio, apenas dez minutos depois que a radiação de um flare solar classe X alcançou Marte, as duas espaçonaves europeias realizaram uma ocultação por rádio programada sobre a região sul de Sisyphi Planum. Esse timing favorável forneceu um instantâneo da ionosfera marciana justamente quando a radiação da tempestade estava no pico, permitindo à equipe comparar esse “perfil de tempestade” com dezenas de observações anteriores, mais calmas, realizadas sob condições de iluminação semelhantes.

Um aumento recorde em uma camada oculta

A mudança mais marcante apareceu na camada inferior das duas principais camadas ionosféricas de Marte, chamada M1, localizada em torno de 90–110 quilômetros de altitude. Durante a tempestade, a densidade eletrônica máxima dessa camada inchou para cerca de 2,8 vezes seu valor normal — o maior aumento já registrado — enquanto também se elevou cerca de 6,5 quilômetros. A camada superior M2, por volta de 150 quilômetros, cresceu apenas cerca de 45% e deslocou-se para cima em magnitude semelhante. Medições de raios X brandos do orbitador MAVEN da NASA mostraram que a energia de raios X incidente aumentou aproximadamente por um fator de três, muito menos do que teorias antigas previam ser necessário para criar uma resposta M1 tão grande. Essa discrepância sugere que modelos anteriores subestimaram quão eficientemente a luz solar de alta energia pode desencadear ionizações “secundárias”, nas quais elétrons energéticos provocam cascatas de colisões adicionais e ionizações no fino ar marciano.

Aquecimento, ondulações em alta altitude e o que não mudou

Além do fortalecimento da camada M1, a tempestade deixou outras impressões. Tanto os picos de M1 quanto de M2 deslocaram-se para cima, sugerindo aquecimento e expansão da atmosfera neutra abaixo — provavelmente um efeito retardado da ejeção de massa coronal e das perturbações de partículas associadas que haviam agitado Marte por mais de um dia. Uma melhoria menor, mas distinta, apareceu em torno de 245 quilômetros de altitude, que os autores sugerem poder estar relacionada a instabilidades onde o vento solar roça a atmosfera superior de Marte, ou a fluxos de íons que escapam ao longo de linhas de campo magnético distorcidas. Ao mesmo tempo, algumas coisas permaneceram surpreendentemente estáveis: a parte superior da camada M2 não foi fortemente comprimida, a atmosfera neutra inferior abaixo de cerca de 100 quilômetros não mostrou mudanças estruturais significativas, e o espaçamento geral entre os picos M1 e M2 mal se deslocou.

Por que isso importa para futuras missões a Marte

Para o leitor geral, a mensagem central é que a atmosfera superior de Marte é muito mais sensível a tempestades solares do que se pensava, especialmente em sua camada ionosférica inferior. Uma explosão de raios X solares pode amplificar rapidamente essa região, não apenas por ionização direta, mas também através de cadeias de colisões secundárias, e pode aquecer e inflar o ar ao redor. Compreender esses efeitos é crucial para planejar futuras missões robóticas e humanas: comunicações por rádio, sinais de navegação e até o arrasto atmosférico sobre espaçonaves podem ser alterados durante essas tempestades. Este estudo mostra que, com monitoramento regular e de alta precisão, podemos capturar esses eventos raros em ação e refinar nossos modelos de como o Sol molda os ambientes de planetas rochosos — Marte hoje e, talvez, outros mundos amanhã.

Citação: Parrott, J., Sánchez-Cano, B., Svedhem, H. et al. Martian ionospheric response during the may 2024 solar superstorm. Nat Commun 17, 2017 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69468-z

Palavras-chave: Ionosfera de Marte, tempestade solar, erupção solar, clima espacial, ocultação por rádio