Cor da superfície de Marte - Mars surface color
A superfície do planeta Marte parece avermelhada à distância por causa da poeira enferrujada suspensa na atmosfera . De perto, parece mais um caramelo , e outras cores de superfície comuns incluem dourado, marrom, castanho e esverdeado, dependendo dos minerais.
A cor aparente da superfície marciana permitiu aos humanos distingui-la de outros planetas no início da história humana e os motivou a tecer fábulas de guerra em associação com Marte. Um de seus primeiros nomes registrados, Har decher, significava literalmente "Red One" em egípcio . Sua cor também pode ter contribuído para uma associação maligna na astrologia indiana , pois recebeu os nomes de Angaraka e Lohitanga , ambos refletindo a cor vermelha distintiva de Marte vista a olho nu. Exploradores robóticos modernos mostraram que não apenas as superfícies, mas também os céus acima podem parecer vermelhos sob condições de luz solar em Marte.
Razão do vermelho e sua extensão
Observações modernas indicam que a vermelhidão de Marte é superficial. A superfície marciana parece avermelhada principalmente por causa de uma camada de poeira onipresente (as partículas têm geralmente entre 3 μm a 45 μm de diâmetro), que é normalmente da ordem de milímetros de espessura. Mesmo onde ocorrem os depósitos mais espessos dessa poeira avermelhada, como na área de Tharsis, a camada de poeira provavelmente não tem mais do que 2 m (7 pés) de espessura. Portanto, a poeira avermelhada é essencialmente um verniz extremamente fino na superfície marciana e não representa de forma alguma a maior parte da subsuperfície marciana.
Poeira de Marte é avermelhado na maior parte devido às propriedades espectrais de Nanophase óxidos férricos (NPOX) que tendem a dominar no espectro visível. Os minerais npOx específicos não foram totalmente restringidos, mas a hematita vermelha nanocristalina (α-Fe 2 O 3 ) pode ser a volumetricamente dominante, pelo menos a menos de 100 μm de profundidade de amostragem de sensores remotos infravermelhos, como o instrumento Mars Express OMEGA . O resto do ferro na poeira, talvez até 50% da massa, pode ser em magnetita enriquecida com titânio (Fe 3 O 4 ). A magnetita é geralmente preta com uma faixa preta e não contribui para a tonalidade avermelhada da poeira.
A fração de massa de cloro e enxofre na poeira é maior do que aquela que foi encontrada (pelo Mars Exploration Rovers Spirit e Opportunity ) nos tipos de solo na cratera Gusev e Meridiani Planum . O enxofre na poeira também mostra uma correlação positiva com npOx. Isto sugere que a alteração química muito limitado por filmes finos de salmoura (facilitada pela formação de geada desde a atmosférica H 2 O) pode ser a produção de alguns dos NPOX. Além disso, observações de sensoriamento remoto de poeira atmosférica (que mostra pequenas diferenças composicionais e de tamanho de grão da poeira superficial), indica que o volume a granel de grãos de poeira consiste em feldspato plagioclásio e zeólita , juntamente com componentes menores de piroxênio e olivina . Esse material fino pode ser gerado facilmente por meio da erosão mecânica de basaltos ricos em feldspato , como as rochas nas terras altas do sul de Marte. Coletivamente, essas observações indicam que qualquer alteração química da poeira pela atividade aquosa foi muito pequena.
A ocorrência de óxidos férricos nanofásicos (npOx) na poeira
Existem vários processos que podem produzir npOx como um produto de oxidação sem o envolvimento do oxigênio livre (O 2 ). Um ou mais desses processos podem ter dominado em Marte, uma vez que a modelagem atmosférica em escalas de tempo geológicas indica que O 2 livre (gerado principalmente por meio da fotodissociação da água (H 2 O)) pode sempre ter sido um componente traço com uma pressão parcial não superior a 0,1 micropascal (μPa).
Um processo independente de oxigênio (O 2 ) envolve uma reação química direta de ferro ferroso (Fe 2+ ) (comumente presente em minerais ígneos típicos) ou ferro metálico (Fe) com água (H 2 O) para produzir ferro férrico (Fe 3+ (aq)), que normalmente leva a hidróxidos como a goethita (FeO • OH) em condições experimentais. Embora essa reação com água (H 2 O) seja termodinamicamente desfavorecida, ela pode ser sustentada, no entanto, pela rápida perda do subproduto do hidrogênio molecular (H 2 ). A reação pode ser ainda mais facilitada por dióxido de carbono dissolvido (CO 2 ) e dióxido de enxofre (SO 2 ), que reduzem o pH dos filmes de salmoura, aumentando a concentração dos íons de hidrogênio mais oxidativos (H + ).
No entanto, temperaturas mais altas (c. 300 ° C) são geralmente necessárias para decompor os hidróxidos de Fe 3+ (oxi), como a goetita, em hematita. A formação da tefra palagonítica nas encostas superiores do vulcão Mauna Kea pode espelhar tais processos, conforme as semelhanças espectrais e magnéticas intrigantes entre a tefra palagonítica e a poeira marciana. Apesar da necessidade de tais condições cinéticas, condições áridas prolongadas e baixo pH em Marte (como filmes diurnos de salmoura) podem levar à eventual transformação da goethita em hematita, dada a estabilidade termodinâmica desta.
Fe e Fe 2+ também podem ser oxidados pela atividade do peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ). Embora a abundância de H 2 O 2 na atmosfera marciana seja muito baixa, é temporalmente persistente e um oxidante muito mais forte do que H 2 O. A oxidação conduzida por H 2 O 2 em Fe 3+ (geralmente como minerais hidratados) tem sido observado experimentalmente. Além disso, a difusão da assinatura espectral α-Fe 2 O 3 , mas não dos minerais Fe 3+ hidratados, reforça a possibilidade de que npOx possa se formar mesmo sem os intermediários termodinamicamente desfavorecidos, como a geotita.
Também há evidências de que a hematita pode se formar a partir da magnetita no curso de processos de erosão. As experiências no Marte Simulação Laboratório da Universidade de Aarhus na Dinamarca mostra que, quando uma mistura de pó de magnetite, quartzo areia, e as partículas de pó de quartzo é tombado em um frasco, algumas das conversões de magnetite a hematite, para colorir a amostra vermelho. A explicação proposta para este efeito é que quando o quartzo é fraturado pela retificação, certas ligações químicas se rompem nas superfícies recém-expostas; quando essas superfícies entram em contato com a magnetita, átomos de oxigênio podem ser transferidos da superfície de quartzo para a magnetita, formando hematita.
Céus vermelhos em Marte
Imagens in situ de aproximadamente cores verdadeiras das missões Mars Pathfinder e Mars Exploration Rover indicam que o céu marciano também pode parecer avermelhado para os humanos. A absorção da luz solar na faixa de 0,4-0,6 μm por partículas de poeira pode ser a principal razão para a vermelhidão do céu. Uma contribuição adicional pode vir do domínio do espalhamento de fótons por partículas de poeira em comprimentos de onda da ordem de 3 μm, que está na faixa do infravermelho próximo, sobre o espalhamento de Rayleigh por moléculas de gás.