Mars Express desvela los secretos de una peculiar nube
Cuando la primavera llega al sur marciano, una nube de hielo de agua emerge cerca del volcán Arsia Mons, de 20 km de altura, y rápidamente se extiende a lo largo de cientos de kilómetros antes de desaparecer al cabo de pocas horas. Un detallado estudio a largo plazo ahora desvela los secretos de esta nube alargada gracias a nuevas observaciones de la “cámara web” a bordo de la sonda Mars Express de la ESA.
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| Una nube misteriosamente larga y delgada ha aparecido nuevamente sobre el volcán Arsia Mons de 20 km de altura en Marte. Una característica recurrente, la nube está formada por hielo de agua, pero a pesar de las apariencias, no es un penacho vinculado a la actividad volcánica. En cambio, la curiosa corriente se forma cuando el flujo de aire está influenciado por la pendiente "sotavento" del volcán, el lado que no mira hacia el viento. Estas imágenes de la nube, que pueden alcanzar hasta 1800 km de longitud, fueron tomadas el 17 y 19 de julio por la Cámara de Monitoreo Visual (VMC) en Mars Express, que ha estado estudiando el Planeta Rojo desde la órbita durante los últimos 16 años. . “Hemos estado investigando este fenómeno intrigante y esperábamos ver una nube semejante ahora”, explica Jorge Hernández-Bernal, candidato a doctorado en la Universidad del País Vasco (España) y autor principal del estudio en curso. “Esta nube alargada se forma cada año marciano durante esta temporada alrededor del solsticio sur y se repite durante 80 días o incluso más, siguiendo un ciclo diario rápido. Sin embargo, todavía no sabemos si las nubes son siempre tan impresionantes ". Un día marciano, o sol, es un poco más largo que un día terrestre con 24 horas, 39 minutos y 35 segundos de duración. Un año en el Planeta Rojo consta de 668 soles, aproximadamente 687 días, por lo que las estaciones duran el doble. El solsticio del sur es el período del año en que el Sol se encuentra en la posición más al sur de los cielos marcianos, al igual que el 21 de diciembre en la Tierra. En las primeras horas de la mañana durante este período, esta nube fugaz crece durante aproximadamente tres horas, desapareciendo rápidamente de nuevo solo unas horas más tarde. La mayoría de las naves espaciales en órbita alrededor del Planeta Rojo tienden a observar por la tarde, sin embargo, Mars Express se encuentra en una posición privilegiada para recopilar y proporcionar información crucial sobre este efecto único. "La extensión de esta enorme nube no se puede ver si su cámara solo tiene un campo de visión estrecho, o si solo está observando por la tarde", dice Eleni Ravanis, una joven graduada en formación de la misión Mars Express que trabaja específicamente para el instrumento VMC. “Afortunadamente para Mars Express, la órbita altamente elíptica de la nave espacial, junto con el amplio campo de visión del instrumento VMC, nos permite tomar fotografías que cubren una amplia zona del planeta a primera hora de la mañana. ¡Eso significa que podemos atraparlo! " El equipo científico de Mars Express ahora ha nombrado a la nube Nube alargada de Arsia Mons, AMEC. Entonces, ¿por cuánto tiempo ha estado desapareciendo y reapareciendo? ¿Por qué solo se forma temprano en la mañana? Estén atentos mientras los científicos continúan investigando y revelamos más misterios de Marte. Crédito: ESA / GCP / UPV / EHU Bilbao. |
No es la primera vez que Mars Express espía esta nube que se cierne cerca del volcán Arsia Mons, al sur del ecuador marciano. Resulta sorprendente, pero Arsia Mons es el único lugar a baja latitud de Marte en el que se ven nubes —y el único de los numerosos volcanes similares de la región que presenta este tipo de nube— en esta época del año. Mars Express ha visto a diario como su velo crecía y menguaba a lo largo de la primavera y el verano, enviando imágenes sorprendentes de esta espectacular nube blanca.
No obstante, la nube resulta difícil de observar en su totalidad debido a los rápidos cambios en la dinámica de la atmósfera marciana y a las limitaciones en la órbita de muchas naves, lo que a su vez condiciona nuestro conocimiento de cómo y por qué se forma y evoluciona con el tiempo.
“Para superar estos obstáculos, utilizamos una de las herramientas secretas de Mars Express: la Cámara de Seguimiento Visual (VMC)”, señala Jorge Hernández Bernal, de la Universidad del País Vasco en Bilbao, autor principal de los nuevos hallazgos y miembro de un proyecto a largo plazo que estudia la dinámica de la nube.
El trabajo de Jorge y sus colaboradores demuestra un uso muy interesante, y que no estaba previsto, de la VMC. Este instrumento, apodado la “cámara web” de Marte, presenta una resolución similar a la de una cámara web estándar de 2003. Se instaló para confirmar visualmente que el módulo Beagle 2 se había separado con éxito de Mars Express en 2003, después de lo cual se desactivó. Años después, la cámara se reactivó y se estaba utilizando para tomar imágenes de Marte con fines de divulgación e interacción con el público, pero sin uso para la investigación científica.
“No obstante, últimamente la VMC se ha reclasificado como cámara científica”, añade Jorge. “Aunque tiene una resolución espacial baja, presenta un gran campo de visión, algo esencial para disponer de una mayor perspectiva a distintas horas del día, y es estupenda para seguir la evolución de un determinado fenómeno a lo largo de un periodo de tiempo prolongado y a pequeños intervalos. Así, hemos podido estudiar toda la nube en numerosos ciclos de vida”.
El equipo de investigadores combinó las observaciones de la VMC con las de otros dos instrumentos de Mars Express —OMEGA y HRSC-- y de otras naves, como las misiones Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN), Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) y Viking 2 de la NASA, y Mars Orbiter Mission (MOM) de la Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO). “Nos hizo especial ilusión adentrarnos en las observaciones realizadas por Viking 2 en los años setenta”, reconoce Jorge. “Vimos que en aquella época ya se había capturado parte de esta fascinante nube gigantesca, y ahora estamos explorándola con todo detalle”.
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| Una serie de imágenes capturadas por la cámara de monitoreo visual en el Mars Express de la ESA de la nube alargada recurrente de Arsia Mons. Las secuencias de imágenes se capturaron entre el 20 de octubre y el 1 de noviembre de 2018 y representan un ciclo diario de la nube. La nube comienza a crecer antes del amanecer en la ladera occidental del volcán Arsia Mons antes de expandirse hacia el oeste durante dos horas y media, creciendo notablemente rápido, a más de 600 km / h, a una altitud de 45 km. Luego deja de expandirse, se desprende de su ubicación inicial y es empujado aún más hacia el oeste por los vientos de gran altitud, antes de evaporarse al final de la mañana a medida que la temperatura del aire aumenta con el sol naciente. En el gif, la región negra a la izquierda es el lado nocturno de Marte, mientras que la máscara de color marrón a la derecha cubre parte del planeta que no fue fotografiada. La línea azul marca el "terminador", el límite entre los lados diurno y nocturno del planeta. Debido a que la nube comienza a crecer antes del amanecer, a veces se puede ver incluso en el lado nocturno. Esto es posible porque está muy alto sobre la superficie, por lo que los rayos del sol aún pueden iluminarlo cerca del terminador. Crédito: ESA / GCP / UPV / EHU Bilbao, CC BY-SA 3.0 IGO. |
Los hallazgos revelaron que, en su máxima extensión, la nube mide unos 1.800 km de largo y 150 km de ancho. Es la mayor nube “orográfica” jamás vista en Marte; esto significa que su formación es el resultado del viento que se alza empujado por formaciones topográficas (como montañas o volcanes) situadas en la superficie de un planeta. En este caso, Arsia Mons perturba la atmósfera marciana, provocando que se forme la nube; a continuación, el aire húmedo asciende por las faldas del volcán en corrientes que, más tarde, se condensan en altitudes mayores y mucho más frías.
La nube experimenta un rápido ciclo diario que se repite cada mañana durante varios meses. Comienza creciendo antes del amanecer en la ladera occidental de Arsia Mons antes de expandirse hacia el oeste durante dos horas y media a gran velocidad —más de 600 km/h— y a una altitud de 45 km. Luego deja de expandirse, se separa de su ubicación inicial y es empujada aún más hacia el oeste por vientos a gran altitud, antes de evaporarse a última hora de la mañana, a medida que aumentan las temperaturas del aire con la salida del Sol.
“Muchos orbitadores marcianos no pueden siquiera observar esta parte de la superficie del planeta hasta primera hora de la tarde, debido a las propiedades de sus órbitas, por lo que esta es la primera exploración detallada de este interesante fenómeno, algo posible no solo gracias a la diversidad de instrumentos de Mars Express, sino también a su órbita”, explica Agustín Sánchez-Lavega, también de la Universidad del País Vasco, coautor del estudio y responsable científico de la VMC.
No hay otro sistema climático en el sistema solar tan parecido al de la Tierra como el marciano y, aun así, los dos planetas presentan diferencias llamativas y enigmáticas. “Aunque en la Tierra se observan con frecuencia nubes orográficas, no alcanzan esta enorme longitud ni ofrecen una dinámica tan cambiante”, dice Agustín. “Comprender esta nube nos brinda una excelente oportunidad para intentar replicar su formación con modelos, modelos que mejorarán nuestros conocimientos sobre los sistemas climáticos tanto de Marte como de la Tierra”.
Además de utilizar la VMC de una forma interesantísima, Jorge, Agustín y sus colaboradores también tuvieron que afrontar el habitual reto que supone la observación de fenómenos transitorios en Marte. Las cámaras de alta resolución, como la HRSC de Mars Express, tienen campos de visión estrechos y las observaciones siempre se planifican con antelación. Así, los fenómenos meteorológicos —que suelen ser imprevisibles— normalmente se detectan por casualidad. No obstante, una vez que los investigadores comenzaron a comprender el ciclo vital y los patrones anuales de esta nube alargada, pudieron guiar al equipo de la HRSC al lugar y a la hora apropiados para capturarla mientras surgía.
“Estos hallazgos realmente demuestran los puntos fuertes de Mars Express: su órbita única, su longevidad, su calidad persistente y su capacidad de adaptación a medida que van revelándose los misterios de Marte”, apunta Dmitrij Titov, científico del proyecto Mars Express de la ESA.
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| Cuando llega la primavera al sur de Marte, una nube de hielo de agua emerge cerca del volcán Arsia Mons de 20 kilómetros de altura, que se extiende rápidamente a lo largo de varios cientos de kilómetros antes de desaparecer en cuestión de horas. Un estudio detallado a largo plazo revela el comportamiento diario y estacional de esta nube, utilizando nuevas observaciones de la Cámara de Monitoreo Visual en el Mars Express de la ESA, junto con datos de otros orbitadores de Marte. Crédito: ESA. |
“Reorientar el uso de la VMC nos ha permitido entender esta nube de una manera que, de otro modo, no habría sido posible. La VMC permite a los científicos hacer un seguimiento de las nubes, monitorizar las tormentas de polvo, sondear las estructuras de las nubes y el polvo en la atmósfera marciana, explorar los cambios en los casquetes de hielo polar y mucho más. Su reacondicionamiento no solo da apoyo al conjunto de herramientas principal de Mars Express para la exploración de Marte, también añade nuevo valor a esta longeva misión, que lleva haciendo que conozcamos mejor el Planeta Rojo desde 2003”.
Notas para los editores:
El artículo “An Extremely Elongated Cloud over Arsia Mons Volcano on Mars: I. Life Cycle”, de J. Hernández-Bernal et al., está publicado en Journal of Geophysical Research, enlace artículo.
El estudio empleó 63 observaciones de la nube alargada de Arsia Mons (AMEC) realizadas con la VMC y otros datos de Mars Express procedentes de la Cámara Estéreo de Alta Resolución (HRSC) y el Espectrómetro de Infrarrojo y Luz visible para Cartografía Mineralógica (OMEGA).
En el estudio también se emplearon observaciones de las misiones Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN), Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) y Viking 2 de la NASA, así como de la misión Mars Orbiter Mission (MOM) de la Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO).
Para ver más imágenes de AMEC, así como otras extrañas formaciones en Marte, puedes visitar la página de Flickr de la VMC, en la que se suben fotografías a diario: https://www.flickr.com/photos/esa_marswebcam/
Para más información:
Jorge Hernández Bernal
University of the Basque Country, Bilbao, Spain
Email: jorge.hernandez@ehu.eus
Agustin Sánchez-Lavega
University of the Basque Country, Bilbao, Spain
Email: agustin.sanchez@ehu.eus
Dmitri Titov
ESA Mars Express project scientist
Email: dmitri.titov@esa.int
• Publicado en ESA/España el 9 de marzo del 2021, enlace publicación.
