De que cor é o céu em Marte?

Temos muitas imagens de Marte mas nem todas são adequadas para responder a esta pergunta, já que algumas são brancas equilibradas para proporcionar melhor contraste para a visão humana. Felizmente existem alguns estudos interessantes na literatura que lidam com a cromaticidade do céu marciano e que fornecem razões físicas sólidas para o seu aspecto.

Usando a câmera Panorâmica (instrumento Pancam) a bordo da Mars Exploration Rovers Spirit and Opportunity, Bell III e colaboradores determinaram a cor do céu a partir de imagens calibradas radiometricamente. Isto significa que os valores das imagens foram transformados em quantidades físicas (isto é, fluxo ou radiância), levando em conta a resposta espectral da câmera e dos filtros, o fluxo solar de entrada na superfície de Marte e outros fatores. O espírito e a oportunidade relataram céus “pretos-azulados” ou “negros” em atmosferas sem poeira. Entretanto, na maioria das vezes, a atmosfera de Marte é carregada com muita poeira, portanto este não é o aspecto comum do céu.
A cor do céu depende de como a radiação solar é espalhada para fora do feixe de luz direta iluminando o solo e também como os feixes espalhados e diretos são absorvidos pelas moléculas e partículas na atmosfera. Por exemplo, se não houvesse atmosfera, como é na Lua, você encontraria um céu escuro e um Sol amarelo. Na Terra, a cor azul do céu é produzida pela chamada dispersão de Rayleigh, pela qual as moléculas, com raio menor que o comprimento de onda da radiação (aproximadamente 1/10), são mais eficientes na dispersão da luz em comprimentos de onda menores, sendo a seção transversal de dispersão inversamente proporcional à potência de quatro de comprimento de onda.

Mars Science Laboratory Project Scientist Ashwin Vasavada ao encontrar sinais de um ambiente habitável, o Gerador Termelétrico Radioisótopo, e Marte 2020

Embora a atmosfera de Marte seja muito mais fina e a dispersão molecular seja, portanto, menos eficiente. Em princípio, a poeira marciana poderia ter desempenhado o papel das nossas moléculas de ar terrestre, espalhando comprimentos de onda mais curtos de forma mais eficiente e, assim, em última análise, produzindo céus azuis e pores-do-sol vermelhos como na Terra. Poderia ter sido assim, se tais partículas tivessem agido como dispersores perfeitos, sem absorção. Entretanto, o pó marciano é rico em óxidos de ferro absorventes de azul que produzem exatamente o efeito oposto, simplesmente removendo os comprimentos de onda mais curtos do feixe de radiação.
Rovers relataram céus “marrom-amarelados escuros” (i.e. “butterscotch”) para as situações comuns em que muito pó permanece suspenso na atmosfera de Marte, mas como o pó poderia contribuir para que o céu fosse percebido como mais azul (por meio da dispersão) ou mais avermelhado (por meio da absorção), uma explicação mais cuidadosa é necessária aqui. Kurt Ehlers e os seus colaboradores produziram um estudo esclarecedor que qualquer pessoa familiarizada com a óptica atmosférica irá apreciar. Eles consideraram o efeito complexo do tamanho de mícron, absorvente de azul, espalhando poeira e demonstraram que o avermelhamento é ligeiramente mais eficiente, levando assim a um céu de “caramelo” para “situações empoeiradas”. Além disso, os comprimentos de onda mais longos (vermelho) e os mais curtos (azul) estão espalhados em padrões muito diferentes, produzindo alguns outros efeitos interessantes, como o brilho azul que segue o Sol em seu caminho sobre o céu marciano.
De acordo com este estudo, parece haver um céu de caramelo e o Sol em um brilho azulado, particularmente perceptível durante o pôr-do-sol em Marte. Mas as coisas são mais complexas com a percepção humana.
Desde que Marte está a cerca de 1,5 unidades astronômicas do Sol, a quantidade de luz na superfície é cerca de metade da que existe em nosso planeta. Sob condições de baixa iluminação, nossos olhos mudam a sensibilidade para o azul porque mudamos do uso de células “cone” sensíveis à cor para células “haste” daltônicas. Isto é conhecido como o efeito Purkinje. Assim, o primeiro astronauta aterrissado em Marte provavelmente descreveria seu céu ainda mais azul do que se poderia esperar.

MSc em Astrofísica, PhD em Ciências Planetárias, Universidade do País Basco