El calor y el polvo ayudan a lanzar agua marciana al espacio.

Los científicos que utilizan un instrumento a bordo de la nave espacial Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN, o MAVEN, de la NASA, han descubierto que el vapor de agua cerca de la superficie del planeta rojo se eleva más alto en la atmósfera de lo que cualquiera esperaba. Allí, se destruye fácilmente por partículas de gas cargadas eléctricamente, o iones, y se pierde en el espacio.

Marte antes y después de la tormenta de polvo. Películas paralelas muestran cómo el polvo ha envuelto el planeta rojo, cortesía de la cámara Mars Color Imager (MARCI) a bordo del Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) de la NASA. La vista desde mayo muestra los abismos de Valles Marineris (izquierda), el centro Meridiani, una tormenta de polvo de otoño en Acidalia (arriba) y el casquete polar sur de principios de la primavera (abajo). La vista desde julio muestra las mismas regiones, pero la mayor parte de la superficie estaba oscurecida por la nube de polvo y la bruma que rodea el planeta. Malin Space Science Systems, San Diego, proporcionó y opera MARCI. El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, una división de Caltech en Pasadena, California, administra el Orbitador de Reconocimiento de Marte para la Dirección de Misión Científica de la NASA, Washington. Lockheed Martin Space Systems, Denver, construyó la nave espacial. Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech / MSSS.

Los investigadores dijeron que el fenómeno que descubrieron es uno de varios que han llevado a Marte a perder el equivalente a un océano global de agua hasta cientos de pies (o hasta cientos de metros) de profundidad durante miles de millones de años. Al informar sobre su hallazgo el 13 de noviembre en la revista Science, los investigadores dijeron que Marte continúa perdiendo agua hoy a medida que el vapor se transporta a grandes altitudes después de sublimarse de los casquetes polares congelados durante las estaciones más cálidas.

"A todos nos sorprendió encontrar agua tan alta en la atmósfera", dijo Shane W. Stone, estudiante de doctorado en ciencia planetaria en el Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona en Tucson. "Las mediciones que usamos solo podrían provenir de MAVEN mientras se eleva a través de la atmósfera de Marte, muy por encima de la superficie del planeta".

Para hacer su descubrimiento, Stone y sus colegas se basaron en datos del espectrómetro de masas de iones y gases neutrales (NGIMS) de MAVEN, que fue desarrollado en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. El espectrómetro de masas inhala aire y separa los iones que lo componen por su masa, que es como los científicos los identifican.

Stone y su equipo rastrearon la abundancia de iones de agua en lo alto de Marte durante más de dos años marcianos. Al hacerlo, determinaron que la cantidad de vapor de agua cerca de la parte superior de la atmósfera a unas 93 millas, o 150 kilómetros, sobre la superficie es más alta durante el verano en el hemisferio sur. Durante este tiempo, el planeta está más cerca del Sol y, por lo tanto, más cálido, y es más probable que ocurran tormentas de polvo.

Este gráfico muestra cómo varía la cantidad de agua en la atmósfera de Marte según la estación. Durante las tormentas de polvo globales y regionales, que ocurren durante la primavera y el verano del sur, la cantidad de agua aumenta. Créditos: Universidad de Arizona / Shane Stone / NASA Goddard / Dan Gallagher

Las temperaturas cálidas del verano y los fuertes vientos asociados con las tormentas de polvo ayudan al vapor de agua a llegar a las partes más altas de la atmósfera, donde se puede descomponer fácilmente en sus componentes, oxígeno e hidrógeno. El hidrógeno y el oxígeno luego escapan al espacio. Anteriormente, los científicos pensaban que el vapor de agua estaba atrapado cerca de la superficie marciana como en la Tierra.

"Todo lo que llega a la parte superior de la atmósfera se destruye, en Marte o en la Tierra", dijo Stone, "porque esta es la parte de la atmósfera que está expuesta a la fuerza total del Sol".

Los investigadores midieron 20 veces más agua de lo habitual durante dos días en junio de 2018, cuando una severa tormenta de polvo global envolvió a Marte (la que dejó fuera de servicio al rover Opportunity de la NASA). Stone y sus colegas estimaron que Marte perdió tanta agua en 45 días durante esta tormenta como lo hace normalmente durante todo un año marciano, que dura dos años terrestres.

Esta ilustración muestra cómo se pierde agua en Marte normalmente en comparación con las tormentas de polvo regionales o globales. Créditos: NASA / Goddard / CI Lab / Adriana Manrique Gutierrez / Krystofer Kim

"Hemos demostrado que las tormentas de polvo interrumpen el ciclo del agua en Marte y empujan las moléculas de agua más arriba en la atmósfera, donde las reacciones químicas pueden liberar sus átomos de hidrógeno, que luego se pierden en el espacio", dijo Paul Mahaffy, director de la División de Exploración del Sistema Solar. en NASA Goddard e investigador principal de NGIMS.

Otros científicos también han descubierto que las tormentas de polvo marcianas pueden elevar el vapor de agua muy por encima de la superficie. Pero nadie se había dado cuenta hasta ahora de que el agua llegaría hasta la cima de la atmósfera. Hay abundantes iones en esta región de la atmósfera que pueden romper las moléculas de agua 10 veces más rápido de lo que se destruyen en niveles inferiores.

"Lo que es único en este descubrimiento es que nos proporciona una nueva vía que no pensamos que existiera para que el agua escape del entorno marciano", dijo Mehdi Benna, científico planetario de Goddard y co-investigador del instrumento NGIMS de MAVEN. "Cambiará fundamentalmente nuestras estimaciones de qué tan rápido se escapa el agua hoy y qué tan rápido se escapaba en el pasado".

MAVEN en Mars (concepto de artista). Este concepto artístico muestra la nave espacial MAVEN y la extremidad de Marte. Crédito: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA

Esta investigación fue financiada por la misión MAVEN. El investigador principal de MAVEN tiene su base en el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de Boulder de la Universidad de Colorado, y la NASA Goddard administra el proyecto MAVEN.

Por Lonnie Shekhtman

Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA

Greenbelt, Maryland.

Última actualización: 13 de noviembre de 2020, enlace publicación.

Editora: Svetlana Shekhtman