MAVEN nos muestra los secretos de la atmósfera
marciana
Diciembre de 2014
La imagen de Marte en la
última década es de un planeta que una vez fue mucho más cálido y más húmedo de
lo que es hoy. Marte habría necesitado, en esa época, de una atmósfera más
densa para mantener el agua en la superficie marciana en forma líquida, pero
hoy en día, la presión atmosférica es inferior a uno por ciento de la de la
Tierra. ¿Qué le pasó a Marte para provocar un cambio climático tan severo a lo
largo de su historia?
Los primeros
descubrimientos más recientes del orbitador en Marte de la NASA está empezando
a revelar las características claves de la pérdida de la atmósfera del planeta rojo
al espacio a través del tiempo.
MAVEN se sumerge en la
ionosfera (que tiene entre 75 hasta 300 Km por encima de la superficie) durante
su órbita del planeta rojo y obtiene un muestreo de las partículas cargadas en
esta capa exterior de la atmósfera. Científicos de la misión esperaban que las
partículas que se mueven por el viento solar fueran desviadas por la ionosfera
marciana, pero en su lugar se encontraron que estas corrientes de partículas
realmente penetran la atmósfera y se sumergen en sus capas inferiores. De
hecho, las partículas cargadas, o iones, interactúan de una manera que
neutraliza su carga, lo que de alguna manera vuelven a aparecer en forma de
iones que penetran en la atmósfera marciana.
Esta profunda penetración
del material de viento solar significa que puede transferir energía a los
átomos y las moléculas en la atmósfera inferior, facilitando su huida del pozo
gravitatorio de Marte. Esta medición del viento solar fue realizada gracias al
uso de uno de los ocho instrumentos a bordo de MAVEN: SWIA- Analizador de iones
del viento solar.
Una representación de la supratérmica y térmica según el
Instrumento Static de MAVEN acerca del
descubrimiento del penacho de gases atmosféricos que escapan al espacio por
encima del polo marciano. La comprensión de los mecanismos que impulsan este
penacho es esencial para explicar cómo Marte perdió gran parte de su atmósfera
hace millones de años. Imagen de la NASA. STATIC se centra en la medición de la
temperatura de los iones a gran altura, este es el primer instrumento para
medir el proceso de aceleración de partículas muy frías y su calentamiento para
conseguir velocidades necesarias para el escape.
La Tierra tiene una
ionosfera y lo tenemos que agradecer que nos protege de las partículas cargadas
de los vientos solares que bombardean nuestro planeta. De hecho, esas
partículas cargadas son canalizadas a los polos de la Tierra por los campos
magnéticos, donde interactúan con las partículas en la atmósfera para crear la
impresionante aurora boreal tan familiar para aquellos que viven en las
latitudes altas.
Marte, sin embargo, no
tiene ese campo magnético, al menos no a nivel de la tierra. El campo magnético
de la Tierra es impulsado por el hierro líquido y otros metales agitados en el
núcleo caliente. Marte, nuestro primo más pequeño, enfriado más rápidamente, no
tiene tal dinamo interno. Al no contar con un campo magnético esto significa
que el ambiente es más vulnerable al viento solar. El pequeño tamaño de Marte
también significa que tiene menos fuerza gravitatoria en su atmósfera, por lo
que pueden perder sus partículas más rápidamente.
Mientras Curiosity
continúa descubriendo evidencia de lechos de lagos y otras fuentes de agua en
la superficie, MAVEN seguirá estudiando el lento escape de partículas de la
atmósfera marciana, permitiendo a los científicos a descubrir nuevos procesos
que motivaron el cambio a partir de una atmósfera más densa en la antigüedad
hasta la tenue atmósfera que hoy rodea al planeta.
"Estamos empezando a
ver los eslabones de una cadena que comienza con procesos solares que actúa sobre el gas en la atmósfera superior y
conducen a la pérdida de la atmósfera", dijo Bruce Jakosky, investigador principal
del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado,
Boulder. "En el transcurso de la misión, vamos a ser capaces de completar
esta foto y entender realmente los
procesos por los cuales la atmósfera cambia con el tiempo."
Los científicos han
pensado durante mucho tiempo que las mediciones del viento solar sólo se podían
hacer antes de que estas partículas golpearan la frontera invisible de la
ionosfera. El instrumento de MAVEN Solar Wind Ion Analyzer (SWIA), sin embargo,
ha descubierto una corriente de partículas de viento solar que no se desvían y
que penetran profundamente en la atmósfera y la ionosfera superior de Marte.
Las interacciones en la
alta atmósfera parecen transformar esta corriente de iones en una forma neutra
que puede penetrar a altitudes sorprendentemente bajos. En lo profundo de la
ionosfera, la corriente surge, casi como Houdini, en forma de nuevos iones. La
reaparición de estos iones, que conservan características del viento solar
prístina, ofrece una nueva manera de realizar un seguimiento de las propiedades
del viento solar y puede hacer que sea más fácil para vincular impulsores de la
pérdida atmosférica directamente a la actividad en la atmósfera superior y en la
ionosfera.
Los instrumentos de MAVEN Gas
Neutro y Ion Espectrómetro de Masas de
Iones están explorando la naturaleza por la cual los gases se escapan y el
análisis exhaustivo de la composición de la atmósfera superior y la ionosfera.
Estos estudios ayudarán a los investigadores a hacer conexiones entre la
atmósfera inferior, que controla el clima y la atmósfera superior, donde se
está produciendo la pérdida.
Gráfica: Partículas de
viento solar medidos por instrumentos SWIA de MAVEN. Negro es el espectro de energía del viento solar típico, con picos
de iones de hidrógeno y helio. El azul
es de más profundo en la ionosfera: los picos de viento solar esencialmente
desaparecen, como se esperaba. Pero en altitudes aún menores (rojo), una fracción de las partículas
del viento solar reaparecer (pico a H +). MAVEN
MAVEN está observando la
atmósfera superior de Marte para ayudar a entender el cambio climático en el
planeta. MAVEN entró en su fase científica el 16 de noviembre de 2014. (Cortesía
NASA / GSFC)
Fuente
Nicole Gugliucci
David Szondy
Hervey Leifert
NASA/GSFC/Elizabeth
Zubritsky
Astronomy/Camille Carlisle
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