El viento solar desgarra la atmósfera de Marte

El viento solar desgarra la atmósfera de Marte

Nov. 21, 2008: Un grupo de investigadores ha encontrado nuevas evidencias de que la atmósfera de Marte está siendo arrancada por el viento solar. No es una erosión suave y continua, sino un verdadero proceso de desgarramiento, en el cual trozos de aire marciano se despegan del planeta y se alejan dando tumbos en el espacio profundo. Este sorprendente mecanismo podría ayudar a resolver un antiguo misterio sobre el Planeta Rojo.

"Esto ayuda a explicar por qué Marte tiene tan poco aire", dice David Brain, de la Universidad de California, en Berkeley, quien presentó estos hallazgos en el Taller sobre Plasmas de Huntsville (Huntsville Plasma Workshop), el 27 de octubre.

Hace miles de millones de años, Marte tenía mucho más aire que ahora. (Nota: el "aire" marciano está compuesto principalmente por bióxido de carbono, no por la mezcla de nitrógeno y oxígeno que respiramos aquí en la Tierra.) Los antiguos lechos lacustres de Marte, así como sus canales fluviales, cuentan la historia de un planeta que alguna vez estuvo cubierto por agua en abundancia y envuelto en una capa atmosférica lo suficientemente gruesa como para evitar que el agua se evaporara hacia el espacio. Algunos investigadores creen que la atmósfera de Marte fue alguna vez tan densa como la de la Tierra. En la actualidad, sin embargo, todos esos lagos y ríos están secos y la presión atmosférica en Marte es apenas un 1 por ciento de la terrestre a nivel del mar. Una taza de agua colocada casi en cualquier punto de la superficie marciana herviría y se evaporaría rápida y violentamente, como resultado de la extremadamente baja presión del aire.

Arriba, derecha: Concepto artístico del antiguo Marte cubierto por abundante agua y aire. [Imagen ampliada]

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Entonces, ¿a dónde fue el aire? Los investigadores consideran varias posibilidades: Un asteroide que chocó contra Marte hace mucho tiempo podría haber hecho volar una porción de la atmósfera del planeta en un único y violento evento. O bien, la pérdida se pudo dar lenta y gradualmente, como resultado del implacable "soplado a chorro" por parte de las partículas de viento solar, durante miles de millones de años. O puede haber sucedido que ambos mecanismos hayan contribuido.

Brain ha revelado una nueva posibilidad —un proceso de desgarramiento diario e intermedio entre los modelos del gran cataclismo y de la erosión lenta. Las pruebas provienen de la sonda espacial Mars Global Surveyor ó MGS (Topógrafo Global de Marte, en idioma español), que ya se encuentra fuera de funcionamiento.

En 1998, el MGS descubrió que Marte tenía un campo magnético muy extraño. En vez de ser una burbuja global, como la Tierra, el campo marciano tiene forma de sombrillas magnéticas que surgen de la superficie y se elevan más allá de las capas superiores de la atmósfera de Marte. Estas sombrillas se cuentan por docenas y cubren aproximadamente un 40 por ciento de la superficie del planeta, principalmente en el hemisferio sur.

Durante años, los investigadores pensaron que las sombrillas hacían las veces de escudo de la atmósfera marciana, protegiendo de la erosión ocasionada por el viento solar a las bolsas de aire localizadas por debajo de ellas. Sorprendentemente, Brain ha descubierto que lo opuesto también podría ser válido: "Las sombrillas se hallan ubicadas donde los trozos de aire están siendo arrancados".

Arriba: El viento solar sopla contra Marte y arranca plasmoides que contienen material atmosférico de las capas superiores de sombrillas magnéticas. Crédito: Artista gráfico Steve Bartlett. [Imagen ampliada]

Ante sus colegas, en el taller, Brain describió cómo hizo el descubrimiento hace apenas algunos meses:

Brain se encontraba revisando datos de archivo de los sensores de partículas y campos del Topógrafo de Marte. "Tenemos mediciones de 25.000 órbitas", dice. En una de esas órbitas, el MGS pasó a través de la capas superiores de una de las sombrillas magnéticas. Brain notó que el campo magnético de la sombrilla se había enlazado al campo magnético del viento solar. Los físicos llaman a esto "reconexión magnética". Lo que pasó a continuación no se sabe con total certeza pero las lecturas del Topógrafo Global son coherentes con el siguiente escenario: "Los campos reconectados se envolvieron alrededor de un paquete de gas en la parte superior de la atmósfera, formando una cápsula magnética de mil kilómetros de ancho con aire ionizado atrapado en su interior", dice Brain. "La presión del viento solar hizo que la cápsula se desinflara y se alejara volando, llevando consigo su carga de aire". Desde entonces, Brain ha encontrado una docena más de ejemplos. Las cápsulas magnéticas o "plasmoides" (plasmoids, en idioma inglés) tienden a ser arrancadas sobre el polo sur de Marte, principalmente porque la mayoría de las sombrillas magnéticas se encuentran en el hemisferio sur del planeta.

Arriba: Dave Brain, de la Universidad de California, en Berkeley, presentó esta diapositiva en el Taller sobre Plasmas de Huntsville para explicar en forma gráfica la manera en que los plasmoides se llevan consigo aire de Marte. [Imagen ampliada]

Brain no está preparado para declarar que el misterio está resuelto. "Aún no estamos seguros de cuán a menudo se forman los plasmoides o cuánto más gas contiene cada uno de ellos". El problema radica en que el Topógrafo Global de Marte no estaba diseñado para estudiar el fenómeno. La nave estaba equipada únicamente para detectar electrones y no los iones más pesados que compondrían la mayor porción del gas atrapado. "Iones y electrones no siempre se comportan de la misma manera", advierte. También, el MGS tomó una muestra de las sombrillas a altitudes fijas y a la misma hora local cada día. "Necesitamos tomar una muestra de muchas altitudes y horarios para entender realmente estos eventos dinámicos".

En resumen, Brian dijo al público asistente que "se necesitan más datos".

El investigador deposita sus esperanzas en una nueva misión de la NASA llamada MAVEN, que es la abreviación en idioma inglés de "Mars Atmosphere and Volatile Evolution" o "Atmósfera de Marte y Evolución Volátil". MAVEN es un satélite que orbitará a la altura de las capas superiores de la atmósfera marciana y cuyo lanzamiento ya está aprobado para el año 2013. La sonda está específicamente diseñada para estudiar la erosión atmosférica. MAVEN podrá detectar electrones, iones y átomos neutros; también podrá medir campos magnéticos y eléctricos y podrá viajar alrededor de Marte en una órbita elíptica, atravesando las sombrillas magnéticas a diferentes altitudes, ángulos y horarios del día. Asimismo, podrá explorar regiones localizadas tanto cerca como lejos de las sombrillas, otorgando de este modo a los investigadores la perspectiva completa que necesitan.

Si realmente hay trozos de aire magnetizado que están siendo arrancados, MAVEN podrá verlos y medir la tasa de pérdida de gas atmosférico. "Personalmente, pienso que este mecanismo es importante", dice Brain, "pero MAVEN podría demostrar que estoy equivocado".

Mientras tanto, el Misterio del Aire Extraviado en Marte pareciera estar ya dando algunas buenas pistas.

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