Lo que nos enseñó la tormenta de polvo gigante de Marte

Esta imagen animada parpadea en dos versiones de una selfie del 11 de mayo de 2016 del vehículo rover Curiosity Mars de la NASA en un sitio de muestreo perforado llamado "Okoruso". En el otro, se miran. Imagen vía NASA / JPL-Caltech / MSSS.

Por Lonnie Shekhtman, Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.

La tormenta de polvo marciana global del verano de 2018, la que borró la luz del sol durante semanas y dejó fuera del negocio al querido rover Opportunity de la NASA, ofreció una oportunidad de aprendizaje sin precedentes. Por primera vez, los humanos tenían ocho naves espaciales en órbita alrededor de Marte o recorriendo su superficie, el mayor grupo de exploradores robóticos que jamás haya visto una tormenta de polvo global.

Los científicos de todo el mundo aún están analizando una gran cantidad de datos, pero los informes preliminares incluyen información sobre cómo las tormentas de polvo masivas podrían haber afectado el agua, los vientos y el clima de Marte, y cómo podrían afectar el clima futuro y la energía solar.

Imágenes que muestran la tormenta de polvo global que avanza, tomada por la cámara Mast de Curiosity entre Sol 2075 y Sol 2170 en Marte, que habría caído entre el 8 de junio de 2018 y el 13 de septiembre de 2018 en la Tierra. Imágenes vía NASA / JPL-Caltech / York University.

Las tormentas de polvo marcianas son comunes, especialmente durante la primavera y el verano del hemisferio sur. Tienden a durar un par de días y pueden cubrir regiones del planeta del tamaño de los Estados Unidos. Pero los que rodean el planeta son impredecibles, a veces persisten durante meses. ¿Por qué? Scott Guzewich, científico atmosférico en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, es un investigador principal en la investigación de la tormenta de polvo de la NASA. Él dijo:

Todavía no sabemos qué impulsa la variabilidad, pero la tormenta de 2018 da otro punto de datos.

La NASA vio por primera vez una tormenta de polvo global de cerca en 1971 cuando nuestra nave espacial Mariner 9, la primera en orbitar otro planeta, llegó a un planeta rojo envuelto en polvo. Desde entonces, hemos visto tormentas mundiales en 1977 (dos veces), 1982, 1994, 2001, 2007 y 2018.

Aquí hay tres cosas que vimos desde el espacio y desde el suelo durante la reciente tormenta de polvo global que ayudaron a abordar algunas preguntas abiertas y expusieron otras nuevas:


Los átomos de hidrógeno escapan de la atmósfera superior de Marte, mientras que el agua que contiene hidrógeno pesado (deuterio) permanece atrapado en el planeta. El escape de hidrógeno ayudó a convertir a Marte de un planeta húmedo hace 4.500 millones de años en un mundo seco hoy. Video a través del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA .

1. ¿Podrían las tormentas de polvo globales haber arrastrado el agua del planeta?

Los científicos han encontrado mucha evidencia de que Marte tenía ríos, lagos e incluso océanos de agua hace miles de millones de años. Los cauces secos de los ríos, las costas antiguas y la química de la superficie salada son pistas. Pero, ¿por qué desapareció gran parte del agua? ¿Y cómo? Gerónimo Villanueva, un experto en agua marciano en la NASA Goddard, dijo:

La tormenta de polvo global puede darnos una explicación.

Villanueva trabajó con colegas de la ESA (Agencia Espacial Europea) y la agencia espacial Roscosmos de Rusia para confirmar que las tormentas de polvo potentes y globales parecen elevar el vapor de agua desde su altitud típica de 12 millas (20 km) sobre la superficie marciana hasta elevaciones mucho más altas de al menos 50 millas (80 km). El Orbitador de Reconocimiento de Marte de la NASA observó un fenómeno similar en 2007.

Al empujar agua hacia la atmósfera superior, las tormentas de polvo globales pueden interferir con el ciclo del agua del planeta, evitando que el H2O se condense y vuelva a caer a la superficie. En la Tierra, el H2O vuelve a caer como lluvia o nieve. El mismo proceso podría haber existido en Marte hace miles de millones de años.

En altitudes más altas, donde la atmósfera marciana es especialmente tenue, especulan Villanueva y sus colegas, la radiación solar puede penetrar fácilmente para romper las moléculas de agua y hacer volar sus elementos componentes al espacio. Villanueva, quien ha pasado su carrera reconstruyendo la historia del agua en Marte, dijo:

Cuando llevas agua a las partes más altas de la atmósfera, se vuelve mucho más fácil.

Villanueva y sus colegas informaron el 10 de abril de 2019, en la revista Nature revisada por pares, que encontraron evidencia de retroceso del vapor de agua al usar el ExoMars Trace Gas Orbiter en Marte, una nave espacial administrada por la ESA y Roscosmos. El orbitador midió las moléculas de agua a diferentes altitudes antes y después de la tormenta de 2018. Los científicos vieron por primera vez que todos los tipos de moléculas de agua (hay más ligeras y más pesadas) alcanzaron la `` región de escape '' de la atmósfera superior, lo que fue una idea importante de cómo el agua puede estar desapareciendo de Marte. Ahora, dice Villanueva, los científicos tendrán que tener en cuenta esta nueva información en sus predicciones sobre cuánta agua fluyó en el antiguo Marte y cuánto tiempo tardó en desaparecer.

La superficie de Marte está cubierta por arena en constante movimiento arrastrada por los vientos del planeta. Esto crea un paisaje desértico en constante evolución con dunas diversas y sorprendentes. Se encuentran montículos sueltos de arena en todo Marte, que varían en altura desde unas pocas docenas de pies hasta más altos que algunos de los rascacielos más altos de la Tierra. Las imágenes tomadas por el instrumento HiRISE a bordo de la nave espacial Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA han permitido a los científicos estudiar las dunas de Marte con detalles sin precedentes. Las vistas de color mejorado capturadas desde la órbita revelan características de su forma, composición y movimientos a lo largo del tiempo, dando pistas sobre la atmósfera dinámica del planeta y el clima actual. Imagen vía NASA / JPL / University of Arizona.

2. Las tormentas de polvo globales no parecen remodelar significativamente las dunas de arena marcianas

Para los científicos que rastrean las dunas de arena que se mueven pulgadas a través de la superficie, la tormenta de polvo global ofreció evidencia crítica en su investigación de los patrones de viento en el planeta rojo. Los vientos fuertes durante una tormenta de polvo global podrían mover las extensas dunas del planeta, pensaron los científicos, dado que la atmósfera súper delgada de Marte hace que el viento de 160 kilómetros por hora (160 kilómetros por hora) parezca una brisa. Sin embargo, las imágenes de los orbitadores y los aterrizadores a lo largo de las décadas han revelado que la arena marciana se mueve todo el tiempo, lo que implica que no necesita fuertes ráfagas para hacerlo. Esto fue una sorpresa para los investigadores.

Ahora que los científicos finalmente pudieron ver una tormenta de polvo global desde el suelo a través de los ojos del rover Curiosity de la NASA, notaron otra característica sorprendente del viento marciano: las fuertes ráfagas no parecen mover la arena más de lo normal. Mariah Baker es doctora. estudiante de la Universidad Johns Hopkins que ayuda a rastrear los cambios en las ondas de arena marcianas. Ella dijo:

Esto se ha sumado al misterio general de cómo se comporta el viento en Marte.

El análisis continuo de todo el globo marciano revelará si Gale Crater, donde Curiosity está recorriendo, era único. El corazón de la tormenta estaba sobre Oportunidad, después de todo, que se movía al otro lado del globo desde Curiosity. Además, el viento puede comportarse de manera diferente dentro del cráter Gale, señalan los científicos. Guzewich dijo:

¿Estábamos siendo protegidos? Eso es posible.

Si resulta que las dunas de arena no se movieron mucho en ningún lugar de Marte durante la tormenta, podría haber una buena razón, dijo Baker:

Los vientos que remueven el polvo en la atmósfera podrían no ser lo mismo que los vientos en la superficie.

Algunos científicos piensan que cuando el polvo se eleva a la atmósfera durante una tormenta global, impidiendo que la luz solar llegue a la superficie, se detiene el proceso de generación de viento cerca del suelo que, en condiciones normales, es inducido por fluctuaciones de temperatura entre el aire y superficie.

Cualquiera que sea la razón, entender el comportamiento de las dunas de arena hoy nos ayuda a revelar el clima antiguo de Marte, dice Baker.

Podemos observar las areniscas en forma de viento en la superficie y observar las dunas que se están moviendo ahora, y decir: 'OK, ¿qué dice eso sobre las condiciones que estaban aquí hace miles de millones de años cuando estas dunas se movían y ahora están cementadas? ¿El disco de rock?


Las cámaras de navegación a bordo del rover Curiosity Mars de la NASA observaron varios torbellinos que transportaban polvo marciano a través del cráter Gale en 2017. Los demonios de polvo son el resultado de la luz solar que calienta el suelo, lo que provocó un aumento convectivo del aire. Todos los demonios del polvo fueron vistos en dirección sur desde el rover. El tiempo se acelera y el contraste se ha modificado para que los cambios de cuadro a cuadro sean más fáciles de ver. Video vía NASA / JPL-Caltech / TAMU.

3. Las tormentas de polvo hacen que desaparezcan los demonios de limpieza del rover

Los demonios del polvo, que son columnas giratorias de aire y polvo, son comunes en Marte. Se forman cuando sube el aire caliente de la superficie, creando una corriente de aire que forma un torbellino. Estos demonios son útiles para limpiar el polvo de los paneles de las naves espaciales que funcionan con energía solar, como InSight, a medida que pasan sobre ellos. Por lo tanto, es importante comprender con qué frecuencia ocurren.

El rover Curiosity funciona con una batería nuclear, lo que le permite recopilar datos mientras Opportunity hiberna, con una mínima luz solar que llega a sus paneles solares. A través de Curiosity, aprendimos que los demonios de polvo desaparecen durante una tormenta de polvo, justo cuando más los necesitamos, y durante meses después. Esto sucede debido a una interrupción en el mismo proceso de generación de viento que podría afectar el movimiento de las dunas de arena.

Guzewich dice que comprender el impacto de una tormenta global sobre los demonios del polvo es importante para planificar cómo alimentar equipos durante futuras misiones a Marte. Él dijo:

Debes estar preparado para ir un rato antes de que tu próximo demonio del polvo pase y te limpie.

En pocas palabras: tres cosas que los científicos han aprendido de la tormenta de polvo global de 2018 en Marte.

Fuente: Observaciones del Laboratorio de Ciencias de Marte de la Tormenta de Polvo Global 2018 / Mars Year 34

Fuente: Impacto de la tormenta de polvo marciano en H2O y D / H atmosféricos observado por ExoMars Trace Gas Orbiter

A través de la NASA