Clima explicado: porque Marte é frio apesar de uma atmosfera maioritariamente de dióxido de carbono

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Climate Explained é uma colaboração entre The Conversation, Stuff e o New Zealand Science Media Centre para responder às suas perguntas sobre as alterações climáticas.

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Se pequenas concentrações de dióxido de carbono podem reter calor suficiente para criar um impacto de aquecimento global na Terra, por que Marte é frio? Sua atmosfera é 95% de dióxido de carbono.

A receita para a temperatura da superfície de um planeta tem quatro ingredientes principais: composição atmosférica, densidade atmosférica, conteúdo de água (dos oceanos, rios e umidade do ar) e distância do Sol. Existem outros ingredientes, incluindo efeitos sazonais ou a presença de uma magnetosfera, mas estes funcionam mais como adicionar sabor a um bolo.

Quando olhamos para a Terra, o equilíbrio destes ingredientes torna o nosso planeta habitável. Mudanças neste equilíbrio podem resultar em efeitos que podem ser sentidos em uma escala planetária. Isto é exatamente o que está acontecendo com o aumento dos gases de efeito estufa na atmosfera do nosso planeta.

As concentrações crescentes de dióxido de carbono, metano, hexafluoreto de enxofre e outros gases na atmosfera têm aumentado gradualmente a temperatura da superfície do nosso planeta e continuarão a fazê-lo durante muitos anos.

Como consequência, lugares cobertos de gelo começam a derreter e eventos climáticos extremos tornam-se mais frequentes. Isto representa um desafio crescente para nós para nos adaptarmos a esta nova realidade.

Pequena concentração, grande efeito

É surpreendente perceber como a concentração de dióxido de carbono (CO₂) e outros gases de efeito estufa tem que mudar para causar tal mudança no nosso clima. Desde os anos 50, aumentamos os níveis de CO₂ na atmosfera em uma fração de um por cento, mas isso já está causando várias mudanças em nosso clima.

Isto porque CO₂ representa uma pequena parte da atmosfera da Terra. É medido em partes por milhão (ppm), o que significa que para cada molécula de dióxido de carbono há um milhão de outras. Sua concentração é de apenas 0,041%, mas mesmo uma pequena mudança percentual representa uma grande mudança na concentração.

Nós podemos dizer como era a atmosfera e o clima da Terra num passado distante, analisando bolhas de ar antigas presas no gelo. Durante a era glacial da Terra, a concentração de dióxido de carbono era de cerca de 200ppm. Durante os períodos interglaciais mais quentes, ele pairava em torno de 280ppm, mas desde os anos 50, ele tem continuado a subir incessantemente. Em 2013, os níveis de CO₂ ultrapassaram os 400ppm pela primeira vez na história registrada.

Este aumento representa quase uma duplicação na concentração, e é claro que, na receita da temperatura da superfície terrestre, o dióxido de carbono e outros gases de efeito estufa devem ser usados com moderação.

O papel da água

Como a farinha para um bolo, a água é um ingrediente importante da superfície da Terra. A água faz a temperatura mover-se lentamente. É por isso que as temperaturas nas florestas tropicais não mudam muito, mas o deserto do Saara é frio à noite. A Terra é rica em água.

Vejamos os nossos planetas sólidos. Mercúrio é o planeta mais próximo do Sol, mas tem uma atmosfera muito fina e não é o planeta mais quente. Vénus é muito, muito quente. Sua atmosfera é rica em dióxido de carbono (acima de 96%) e é muito densa.

A atmosfera de Marte também é rica em dióxido de carbono (acima de 96%), mas é extremamente fina (1% da atmosfera da Terra), muito seca e localizada mais longe do Sol. Esta combinação faz do planeta um lugar incrivelmente frio.

A ausência de água faz com que a temperatura em Marte mude muito. Os exploradores de Marte (Spirit at Gusev Crater e Opportunity at Meridiani Planun) experimentaram temperaturas que variam de alguns graus Celsius acima de zero a menos 80℃ à noite: todos os dias marcianos, conhecidos como sol.

Terraformação ou terraplanagem

Um dos desafios interessantes que enfrentamos enquanto construímos cargas úteis de espaço, como fazemos na Griffith University, é construir instrumentos que possam suportar uma gama de temperaturas tão ampla.

Eu adoro conversas sobre terraplanagem. Esta é a idéia de que poderíamos voar para um planeta com uma atmosfera irrespirável e consertá-lo usando algum tipo de máquina para filtrar gases desagradáveis e liberar os bons gases que precisamos para sobreviver, na quantidade correta. Este é um tema recorrente em muitos filmes de ficção científica, incluindo Aliens, Total Recall e Planeta Vermelho.

Espero que possamos fixar a nossa própria atmosfera na Terra e reduzir a febre do nosso planeta.