MAVEN mapea las corrientes eléctricas alrededor de Marte que son fundamentales para la pérdida atmosférica.
Cinco años después de que la nave espacial MAVEN de la NASA entrara en órbita alrededor de Marte, los datos de la misión llevaron a la creación de un mapa de los sistemas de corriente eléctrica en la atmósfera marciana.
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| Esta imagen es de una visualización científica de las corrientes eléctricas alrededor de Marte. Las corrientes eléctricas (flechas azules y rojas) envuelven a Marte en una estructura anidada de doble bucle que envuelve continuamente el planeta desde su lado diurno hasta su lado nocturno. Estos bucles de corriente distorsionan el campo magnético del viento solar (no se muestra en la imagen), que se extiende alrededor de Marte para crear una magnetosfera inducida alrededor del planeta. En el proceso, las corrientes conectan eléctricamente la atmósfera superior de Marte y la magnetosfera inducida al viento solar, transfiriendo la energía eléctrica y magnética generada en el límite de la magnetosfera inducida (paraboloide interno débil) y en el arco de choque del viento solar (paraboloide externo débil). ). Créditos: NASA / Goddard / MAVEN / CU Boulder / SVS / Cindy Starr |
“Estas corrientes juegan un papel fundamental en la pérdida atmosférica que transformó a Marte de un mundo que podría haber albergado vida en un desierto inhóspito”, dijo el físico experimental Robin Ramstad de la Universidad de Colorado, Boulder. "Ahora estamos trabajando en el uso de las corrientes para determinar la cantidad precisa de energía que se extrae del viento solar y alimenta el escape atmosférico". Ramstad es el autor principal de un artículo sobre esta investigación publicado el 25 de mayo en Nature Astronomy.
La Tierra también tiene tales sistemas actuales: incluso podemos verlos en forma de coloridas pantallas de luz en el cielo nocturno cerca de las regiones polares conocidas como auroras, o luces del norte y del sur. Las auroras de la Tierra están fuertemente ligadas a las corrientes, generadas por la interacción del campo magnético de la Tierra con el viento solar, que fluyen a lo largo de líneas verticales del campo magnético hacia la atmósfera, concentrándose en las regiones polares. Sin embargo, estudiar el flujo de electricidad a miles de kilómetros por encima de nuestras cabezas solo cuenta una parte de la historia sobre la situación en Marte. La diferencia radica en los respectivos campos magnéticos de los planetas, porque mientras que el magnetismo de la Tierra proviene del interior, el de Marte no.
Campos magnéticos planetarios.
El magnetismo de la Tierra proviene de su núcleo, donde el hierro fundido y conductor de electricidad fluye debajo de la corteza. Su campo magnético es global, lo que significa que rodea a todo el planeta. Dado que Marte es un planeta terrestre rocoso como la Tierra, se podría suponer que el mismo tipo de paradigma magnético también funciona allí. Sin embargo, Marte no genera un campo magnético por sí solo, fuera de parches relativamente pequeños de corteza magnetizada. Algo diferente de lo que observamos en la Tierra debe estar sucediendo en el Planeta Rojo.
¿Qué está pasando por encima de Marte?
El viento solar, compuesto en gran parte por electrones y protones cargados eléctricamente, sopla constantemente desde el Sol a alrededor de un millón de millas por hora. Fluye e interactúa con los objetos de nuestro sistema solar. El viento solar también está magnetizado y este campo magnético no puede penetrar fácilmente la atmósfera superior de planetas no magnetizados como Marte. En cambio, las corrientes que induce en la ionosfera del planeta provocan una acumulación y fortalecimiento del campo magnético, creando la llamada magnetosfera inducida. Hasta ahora no se ha comprendido bien cómo el viento solar impulsa esta magnetosfera inducida en Marte.
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| 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 |
A medida que los iones y electrones del viento solar chocan contra este campo magnético inducido más fuerte cerca de Marte, se ven obligados a separarse debido a su carga eléctrica opuesta. Algunos iones fluyen en una dirección, algunos electrones en la otra dirección, formando corrientes eléctricas que se desplazan desde el lado diurno hasta el lado nocturno del planeta. Al mismo tiempo, los rayos X solares y la radiación ultravioleta ionizan constantemente parte de la atmósfera superior de Marte, convirtiéndola en una combinación de electrones e iones cargados eléctricamente que pueden conducir electricidad.
"La atmósfera de Marte se comporta un poco como una esfera de metal que cierra un circuito eléctrico", dijo Ramstad". Las corrientes fluyen en la atmósfera superior, y las capas de corriente más fuertes persisten a 120-200 kilómetros (aproximadamente 75-125 millas) sobre la superficie del planeta". Tanto MAVEN como misiones anteriores han visto indicios localizados de estas capas de corriente antes, pero nunca antes habían podido mapear el circuito completo, desde su generación en el viento solar, hasta donde se deposita la energía eléctrica en la atmósfera superior.
Detectar directamente estas corrientes en el espacio es infamemente difícil. Afortunadamente, las corrientes distorsionan los campos magnéticos del viento solar, detectables por el magnetómetro sensible de MAVEN. El equipo utilizó MAVEN para trazar un mapa de la estructura del campo magnético promedio alrededor de Marte en tres dimensiones y calculó las corrientes directamente a partir de sus distorsiones de la estructura del campo magnético.
“Con una sola operación elegante, la fuerza y los caminos de las corrientes emergen de este mapa del campo magnético”, dijo Ramstad.
El destino del planeta rojo.
Sin un campo magnético global que rodee a Marte, las corrientes inducidas en el viento solar pueden formar una conexión eléctrica directa con la atmósfera superior marciana. Las corrientes transforman la energía del viento solar en campos magnéticos y eléctricos que aceleran las partículas atmosféricas cargadas al espacio, impulsando el escape atmosférico al espacio. Los nuevos resultados revelan varias características inesperadas particulares del objetivo de MAVEN de comprender el escape atmosférico: la energía que impulsa el escape parece provenir de un volumen mucho mayor de lo que a menudo se suponía.
La pérdida atmosférica impulsada por el viento solar ha estado activa durante miles de millones de años y contribuyó a la transformación de Marte de un planeta cálido y húmedo que podría haber albergado vida en un desierto frío global. MAVEN continúa explorando cómo funciona este proceso y qué parte de la atmósfera del planeta se ha perdido.
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 la Universidad de Colorado, Boulder, y la NASA Goddard administra el proyecto MAVEN. La NASA está explorando nuestro Sistema Solar y más allá, descubriendo mundos, estrellas y misterios cósmicos cercanos y lejanos con nuestra poderosa flota de misiones espaciales y terrestres.
Por Tamsyn Brann
Bill Steigerwald / Nancy Jones
Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland
301-286-8955 / 301-286-0039
william.a.steigerwald@nasa.gov / nancy.n.jones@nasa.gov
Última actualización: 26 de mayo de 2020, enlace publicación.
Editor: Bill Steigerwald
