A Terra e Marte - um encontro de irmãos

Terra e Marte – um encontro de irmãos
Análise comparativa da geomorfologia de Marte e da Terra usando dados do Mars
Orbiter Laser Altimeter (MOLA) e da Shuttle Radar Topography Mission (SRTM)
Objectivos
- Investigar as características geológicas comuns à Terra e a Marte, tais como
campos dunares e outras estruturas de origem eólica, estruturas vulcânicas,
vales e crateras de impacto;
- Utilizar e processar dados topográficos, imagens e outros dados obtidos a
partir da realização de missões espaciais;
- Promover a utilização das tecnologias da informação e comunicação na
aprendizagem cooperativa no ensino das ciências experimentais.
Público-alvo
Alunos do Curso de Ciências e Tecnologias do Ensino Secundário (10.º - 12.º
anos de escolaridade).
Introdução
A missão espacial Mars Global Surveyor (MGS), lançada em 1996, integrou um
altímetro laser designado Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA), com o
objectivo de recolher dados da superfície de Marte.
O vaivém espacial Endeavour, em Fevereiro de 2000, durante a Shuttle Radar
Topography Mission (SRTM), transportou um sistema de radar que permitiu
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A Ciência e o Espaço
Autor: Hélder
Pereira, Escola Secundária de Loulé
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Análise comparativa da geomorfologia de Marte e da Terra usando dados do Mars
Orbiter Laser Altimeter (MOLA) e da Shuttle Radar Topography Mission (SRTM)
elaborar a mais completa base de dados topográfica digital de alta definição
da Terra.
A partir dessa altura, com estes dados os geólogos puderam analisar e
comparar as estruturas geomorfológicas comuns a ambos os planetas com
grande detalhe.
Com esta actividade é possível realizar um estudo comparativo das
características geomorfológicas terrestres e marcianas, recorrendo a dados das
missões espaciais MGS e SRTM, obtidos online, relativos à topografia dos dois
planetas.
Como ponto de partida para esta actividade, podem discutir-se os métodos
usados pelos geólogos para estudar a superfície de outros planetas, bem como
as diferenças geomorfológicas entre a Terra e Marte. Para isso, os alunos
devem ter acesso a um computador com ligação à Internet de modo a obter os
dados MOLA e SRTM, que lhes permitam investigar as diferenças e
semelhanças entre os dois planetas.
Como produtos finais desta actividade, os alunos podem elaborar perfis
topográficos, mapas e imagens 3D dos diferentes aspectos geomorfológicos
estudados.
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Material e equipamento
- Computador com acesso à Internet;
- Dados topográficos MOLA1 e SRTM2;
- Óculos 3D – azul/vermelho (opcional)
- Software gratuito Mirone, GMT - Generic Mapping Tools3 e iView3D4.
Procedimento
Etapa 1 – Como actividade de motivação dos alunos pode-se observar um
videograma alusivo ao tema. Sugere-se o segundo episódio da série
documental “Planets”, produzida pela BBC, intitulado: TERRA FIRMA: The story
of the pioneering missions to our neighbouring worlds.
Etapa 2 – Seleccionar as estruturas geomorfológicas a comparar (e.g. aparelhos
vulcânicos) e identificar a sua localização (coordenadas geográficas).
1
Mars Global Surveyor: MOLA MEGDRs – podem ser obtidos a partir do URL http://pds-geosciences.wustl.edu/missions/mgs/megdr.html
2
CGIAR - Consortium for Spatial Information – podem ser obtidos a partir do URL http://srtm.csi.cgiar.org/SELECTION/inputCoord.asp
3
MIRONE and GMT downloads – podem ser obtidos a partir do URL http://w3.ualg.pt/~jluis/mirone/downloads.htm
4
IVS 3D - iView3D – pode ser obtido a partir do URL http://www.ivs3d.com/products/iview3d/
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Etapa 3 – Descarregar os dados topográficos MOLA e SRTM das regiões
seleccionadas a partir dos endereços indicados em nota de rodapé.
Etapa 4 – Instalar os programas necessários ao processamento dos dados
topográficos (Mirone, GMT e iView3D).
Etapa 5 - Efectuar a análise comparativa dos dados MOLA e SRTM com a
elaboração de perfis topográficos, mapas e imagens 3D.
Preparação
Antes de iniciar o trabalho: pesquisa bibliográfica, obtenção dos dados MOLA
e SRTM e aprendizagem dos comandos básicos do software necessário ao
processamento dos dados topográficos.
Duração
A pesquisa bibliográfica e preparação dos alunos, no que diz respeito à
aprendizagem do funcionamento do software, poderão ser efectuadas em
sessões semanais de 2 horas, ao longo de cerca de três meses.
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Sugestões; outras linhas de trabalho
Este projecto poderá ser replicado à medida que dados topográficos relativos
a outros planetas, nomeadamente Mercúrio e Vénus, estejam disponíveis em
formato compatível com o programa Mirone.
Resolução de dificuldades comuns
Dado que os ficheiros de dados são, de um modo geral, de grandes
dimensões sugere-se a utilização da Overview Tool do programa Mirone para
seleccionar a área de estudo.
Bibliografia
Anderson, J.L.B. (2007) Comparative Planetary Geomorphology. Disponível on-line no
URL
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[14
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Setembro de 2007]
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Vol.
6,
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(disponível
on-line
em
http://www.cosis.net/abstracts/EGU04/01598/EGU04-J-01598.pdf) [14 de Setembro
de 2007]
Carr, M.H. (2006) The Surface of Mars, Cambridge University Press, New York: 307p.
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Luis, J. F. (2007) Mirone: A multi-purpose tool for exploring grid data. Computers &
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http://www.lpi.usra.edu/education/MarsMillennium/earth_mars.html [14 de Setembro
de 2007]
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Pereira, D.R. (2007) Comparação geomorfológica de algumas estruturas da superfície
dos planetas Marte e Terra. Dissertação de Mestrado, Universidade do Algarve, 86p.
Smith, D.E., Zuber, M.T., Solomon, S.C., Phillips, R.J., Head, J.W., Garvin, J.B., Banerdt,
W.B., Muhleman, D.O., Pettengill, G.H., Neumann, G.A., Lemoine, F.G, Abshire, J.B.,
Aharonson, O., Brown, C.D., Hauck, S.A., Ivanov, A.B, McGovern, P.J., Zwally, H.J. e
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Orbiter Laser Altimeter (MOLA) e da Shuttle Radar Topography Mission (SRTM)
Duxbury, T.C. (1999) The Global Topography of Mars and Implications for Surface
Evolution. Science, Vol. 284. no. 5419: pp. 1495-1503.
Smith, D., Neumann, G., Arvidson, R.E., Guinness, E.A. e Slavney, S. (2003) "Mars
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Planetary Data System, MGS-M-MOLA-5-MEGDR-L3-V1.0, disponível em http://pdsgeosciences.wustl.edu/missions/mgs/megdr.html
Zuber, M.T., Smith, D.E., Solomon, S.C., Muhleman, D.O., Head, J.W., Garvin, J.B.,
Abshire, J.B., Bufton, J.L. (1992) The Mars Observer laser altimeter investigation.
Journal of Geophysical Research, Vol. 97(E5): pp. 7781-7797.
Agradecimentos
O autor agradece o entusiasmo dos alunos Nuno Oliveira e Davide Santos, do Clube
de Ciências da Terra e do Espaço da Escola Secundária de Loulé, envolvidos na
realização deste projecto no decurso do ano lectivo 2007/08.
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Anexo(s)
Exemplos de produtos finais
Figura 1. Mapa topográfico da região de Tharsis em Marte produzido a partir de dados
MOLA (escala ~1:30000000).
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Figura 2a. Imagem 3D do vulcão Olympus Mons em Marte produzida a partir de dados
MOLA (sobreelevação vertical 3,5x).
Figura 2b. Perfil topográfico do vulcão Olympus Mons em Marte (altitude representada
em metros e distância horizontal em quilómetros).
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Figura 2c. Imagem 3D do vulcão Olympus Mons em Marte (anáglifo produzido a partir
de dados MOLA - são necessários óculos 3D para o visualizar).
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ML
MK
Figura 4a. Imagem 3D da ilha grande do Hawaii, com os vulcões tipo escudo Mauna
Loa e Mauna Kea, produzida a partir de dados SRTM (sobreelevação vertical 3,5x).
Figura 4b. Perfil topográfico do vulcão-escudo Mauna Kea (altitude representada em
metros e distância horizontal em quilómetros).
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Figura 5a. Imagem 3D da cratera de impacto Barringer (Arizona, EUA), produzida a
partir de dados SRTM (sobreelevação vertical 3,5x).
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Figura 5b. Imagem 3D da cratera de impacto Chicxulub (Península de Yucatan,
México), produzida a partir de dados gravimétricos.
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Figura 5c. Imagem 3D de uma cratera de impacto, ainda sem nome, situada na região
de Elysium Planitia (Marte), nas coordenadas 9,5S-167E, produzida a partir de dados
MOLA (sobreelevação vertical 3,5x).
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Figura 5d. Imagem 3D da cratera de impacto Lyot (Marte), produzida a partir de dados
MOLA (sobreelevação vertical 3,5x).
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Figura 6a. Imagem 3D de um campo dunar activo na região de Empty Quarter (Arábia
Saudita), produzida a partir de dados SRTM (sobreelevação vertical 3,5x).
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(a)
(b)
Figura 6b. Imagem 3D de um campo dunar activo na cratera de impacto Proctor
(Marte), produzida a partir de dados MOLA (a) e da imagem THEMIS n.º V02571003
sobreposta à topografia (b) (sobreelevação vertical 3,5x).
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Figura 7a. Imagem 3D de um campo de “yardangs” na região do deserto Lut (Irão),
produzida a partir de dados SRTM (sobreelevação vertical 5x).
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Figura 7b. Imagem 3D de um campo de “yardangs” localizados a SW do Olympus Mons
em Marte, produzida a partir de dados MOLA. Imagem centrada nas coordenadas
6N;220E (sobreelevação vertical 5x).
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