La cámara del Experimento Científico de Imágenes de Alta Resolución (HiRISE) a bordo del Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA adquirió esta imagen de primer plano de un cráter de impacto «fresco» (a escala geológica, aunque bastante antiguo a escala humana) en la región de Sirenum Fossae de Marte el 30 de marzo. , 2015. Crédito: NASA / JPL / Universidad de Arizona
Los científicos de Marte han sospechado durante mucho tiempo que el Planeta Rojo, que alguna vez fue cálido y húmedo como la Tierra, ha perdido la mayor parte de su agua en el espacio exterior. Dado que el agua es uno de los ingredientes clave para la vida tal como la conocemos, los científicos han estado tratando de comprender cuánto tiempo fluyó en Marte y cómo se perdió.
Ahora, un nuevo estudio de Nature Astronomy dirigido por Michael Chaffin, investigador del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (LASP) de la Universidad de Colorado Boulder, indica que las tormentas de polvo regionales pueden desempeñar un papel importante en el secado del Planeta Rojo.
Aunque los científicos de Marte como Chaffin han asumido que las tormentas de polvo que envuelven el globo, que generalmente ocurren cada uno o tres años marcianos, junto con los calurosos meses de verano en el hemisferio sur, jugaron un papel en el secado del planeta, no tuvieron el medidas que necesitaban para unir la imagen completa. Pero en enero y febrero de 2019, las observaciones coincidentes de tres naves espaciales que orbitan alrededor de Marte permitieron a un equipo internacional de investigadores recopilar datos sin precedentes durante una tormenta de polvo regional. Los resultados indican que Marte pierde el doble de agua durante estas tormentas que durante los períodos más tranquilos.
Imágenes del espectrógrafo ultravioleta de imágenes de MAVEN antes, durante y después de la tormenta de polvo de 2019. Antes de la tormenta, se podían ver nubes de hielo sobrevolando los volcanes en la región de Tharsis en Marte. Las nubes de hielo desaparecieron por completo cuando la tormenta de polvo estaba en pleno apogeo y comenzaron a reaparecer después de que terminó. Crédito: Chaffin et al., 2021
“Hasta ahora, los científicos de Marte no se habían dado cuenta del gran impacto que tienen las tormentas de polvo regionales en la atmósfera marciana”, dice Chaffin.
Los hallazgos del estudio indican que a medida que la tormenta de polvo calienta la atmósfera, se generan vientos que catapultan el vapor de agua a altitudes mucho más altas de lo habitual. En estas altitudes más altas, la atmósfera de Marte es escasa y las moléculas de agua son más vulnerables a la radiación ultravioleta, que las desgarra en sus componentes más ligeros de hidrógeno y oxígeno. El elemento más ligero, el hidrógeno, se pierde fácilmente en el espacio. «Todo lo que tienes que hacer para perder agua de forma permanente es perder un átomo de hidrógeno, porque entonces el hidrógeno y el oxígeno no se pueden recombinar en agua», dice Chaffin. «Entonces, cuando has perdido un átomo de hidrógeno, has perdido una molécula de agua».
El estudio no hubiera sido posible sin las mediciones simultáneas de cuatro instrumentos a bordo de la nave espacial. El Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA midió la temperatura, el polvo y las concentraciones de hielo de agua desde la superficie hasta unas 62 millas, o 100 kilómetros, por encima de ella. Dentro del mismo rango de altitud, el Trace Gas Orbiter de la Agencia Espacial Europea midió la concentración de vapor de agua y hielo, y el espectrómetro ultravioleta de imágenes a bordo de la nave espacial MAVEN de la NASA culminó las mediciones informando la cantidad de hidrógeno en las altitudes más altas en la atmósfera de Marte. 620 millas (1,000 kilómetros) sobre la superficie del planeta.
Esquema del ciclo de pérdida de hidrógeno en Marte. Están representados tanto los mecanismos tradicionales de pérdida como el nuevo concepto de pérdida por tormentas de polvo. Crédito: Chaffin et al., 2021
Era la primera vez que tantas misiones se centraban en un solo evento. «Realmente hemos captado todo el sistema en acción», dice Chaffin.
«Este documento nos ayuda a retroceder virtualmente en el tiempo y decir: ‘Está bien, ahora tenemos otra forma de perder agua que nos ayudará a relacionar esta pequeña agua que tenemos hoy en Marte con la enorme cantidad de agua que teníamos en el pasado». dice Geronimo Villanueva, un experto en agua marciana del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y coautor del artículo de Chaffin.
Las imágenes del espectrógrafo ultravioleta de imágenes de MAVEN confirman que antes de la tormenta de 2019, se podían ver nubes de hielo flotando sobre los volcanes en la región de Tharsis en Marte. Debido a que el hielo ya no podía condensarse cerca de la superficie más cálida, estas nubes “desaparecieron por completo cuando la tormenta de polvo estaba en pleno apogeo”, explica Chaffin, y luego reaparecieron después de que terminó la tormenta de polvo.
Las observaciones coincidentes de cuatro instrumentos, incluido el espectrómetro ultravioleta de imágenes de MAVEN (IUVS), la Suite de Química Atmosférica de Trace Gas Orbiter y Nadir and Occulation for Mars Discovery (TGO), y el radiómetro infrarrojo de Mars Reconnaissance Orbiter (MCS), muestran la respuesta atmosférica de Marte durante una tormenta de polvo regional en 2019. Los resultados indican que las tormentas de polvo regionales juegan un papel importante en secar el planeta. Crédito: Chaffin et al., 2021
Las observaciones combinadas mostraron vapor de agua en la atmósfera inferior antes de que comenzara la tormenta de polvo. A medida que aumentaba la tormenta de polvo, calentando la atmósfera y generando vientos, los instrumentos vieron el vapor de agua catapultado a altitudes más altas. Trace Gas Orbiter encontró 10 veces más agua en la atmósfera media después de que comenzara la tormenta de polvo, lo que coincide precisamente con los datos del radiómetro infrarrojo del Mars Reconnaissance Orbiter. Las observaciones de MAVEN a 650 millas sobre la superficie también coincidieron, mostrando un aumento del 50% de hidrógeno durante la tormenta.
En conjunto, los datos de las tres naves espaciales pintan una imagen clara de cómo una tormenta de polvo regional puede ayudar a escapar el agua marciana. “Todos los instrumentos deben contar la misma historia, y lo hacen”, dice Villanueva.
“Fue un honor liderar este fantástico equipo internacional y ayudar a sacar a la luz este resultado. Estudios como este demuestran el poder de las misiones cruzadas y la colaboración internacional para impulsar la ciencia de Marte ”, dice Chaffin.
Para obtener más información sobre esta investigación, consulte El trío internacional de orbitadores de Marte muestra que las pequeñas tormentas de polvo ayudan a secar el planeta rojo.
Referencia: «Pérdida de agua marciana en el espacio aumentada por tormentas de polvo regionales» por MS Chaffin, DM Kass, S. Aoki, AA Fedorova, J. Deighan, K. Connour, NG Heavens, A. Kleinböhl, SK Jain, J.-Y . Chaufray, M. Mayyasi, JT Clarke, AIF Stewart, JS Evans, MH Stevens, WE McClintock, MMJ Crismani, GM Holsclaw, F. Lefevre, DY Lo, F. Montmessin, NM Schneider, B. Jakosky, G. Villanueva, G Liuzzi, F. Daerden, IR Thomas, J.-J. Lopez-Moreno, MR Patel, G. Bellucci, B. Ristic, JT Erwin, AC Vandaele, A. Trokhimovskiy y OI Korablev, 16 de agosto de 2021, Nature Astronomy .
Esta investigación fue financiada en parte por la misión MAVEN. El investigador principal de MAVEN tiene su base en LASP, y NASA Goddard administra el proyecto MAVEN.
