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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)

..................................................................................................................................... A Ciência e o Espaço

Autor: Hélder Pereira, Escola Secundária de Loulé

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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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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/

http://pds-geosciences.wustl.edu/missions/mgs/megdr.html

http://srtm.csi.cgiar.org/SELECTION/inputCoord.asp

http://w3.ualg.pt/~jluis/mirone/downloads.htm

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

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URL http://serc.carleton.edu/NAGTWorkshops/mars/activities/12989.html [14 de

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http://www.cosis.net/abstracts/EGU04/01598/EGU04-J-01598.pdf) [14 de Setembro

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http://serc.carleton.edu/NAGTWorkshops/mars/activities/12989.html

http://www.cosis.net/abstracts/EGU04/01598/EGU04-J-01598.pdf






6

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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

http://srtm.csi.cgiar.org/

http://www.lpi.usra.edu/education/MarsMillennium/earth_mars.html






7

Duxbury, T.C. (1999) The Global Topography of Mars and Implications for Surface

Evolution. Science, Vol. 284. no. 5419: pp. 1495-1503.

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Global Surveyor Laser Altimeter Mission Experiment Gridded Data Record", NASA

Planetary Data System, MGS-M-MOLA-5-MEGDR-L3-V1.0, disponível em http://pds-

geosciences.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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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).

MK

ML






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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







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Figura 5d. Imagem 3D da cratera de impacto Lyot (Marte), produzida a partir de dados







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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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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).

(b)

(a)






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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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