MAVEN –
ACTUALIZACIÓN 2019
11
de febrero de 2019
La nave MAVEN reduce
su órbita sobre Marte preparándose para apoyar la llegada del Rover Mars 2020.
La misión de 4 años de MAVEN que estudia la atmósfera y su volátil evolución está emprendiendo una nueva campaña hoy para ajustar su órbita alrededor de Marte. La operación reducirá el punto más alto de la órbita elíptica de la nave espacial MAVEN de 3,850 a 2,800 millas (6,200 a 4,500 kilómetros) sobre la superficie y la preparará para asumir una responsabilidad adicional como un satélite de transmisión de datos para el vehículo Rover Mars 2020 que será lanzado ese año.
"La
nave espacial MAVEN ha hecho un trabajo fenomenal al enseñarnos cómo Marte
perdió su atmósfera y proporcionar otras ideas científicas importantes sobre la
evolución del clima marciano", dijo Jim Watzin, director del Programa de
Exploración de Marte de la NASA. "Ahora la estamos reclutando para ayudar
a la NASA a comunicarse con nuestro próximo Rover a Marte y sus sucesores".
La
misión MAVEN fue diseñada para durar dos años en el espacio, pero la nave sigue
funcionando normalmente. Con la misión de administrar su combustible hasta el
2030, la NASA planea usar la capacidad de retransmisión de MAVEN el mayor
tiempo posible. El orbitador MAVEN lleva un transceptor de radio de ultra alta frecuencia,
similar a los transceptores que se llevan en otros orbitadores de Marte, que le
permite transmitir datos entre la Tierra y los rovers o landers en Marte. La
nave espacial MAVEN ya ha servido ocasionalmente como enlace de comunicación de
la NASA con el rover Curiosity.
Plan de aerofrenado para maven.
(izquierda) Órbita de MAVEN actual alrededor de Marte: 6,200 kilómetros (~
3,850 millas) a la altitud más alta, y un período de órbita de aproximadamente
4.5 horas. (centro) Proceso de aerofrenado: MAVEN realiza una serie de órbitas
de "inmersión profunda" que se aproximan a unos 125 kilómetros (~ 78
millas) de Marte a la altitud más baja, lo que provoca un arrastre desde la
atmósfera para ralentizar la nave. En aproximadamente 360 órbitas que abarcan
2.5 meses, esta técnica reduce la altitud de la nave espacial a aproximadamente
4,500 kilómetros (~ 2,800 millas) y su período de órbita a aproximadamente 3.5
horas. (derecha) Órbita posterior al aerofrenado, con altitud reducida y
período de órbita más corto.
Créditos: Estudio de visualización
científica de la NASA / Kel Elkins y Dan Gallagher.
12
de diciembre de 2019
La reciente Aurora marciana descubierta es del tipo más común. Arroja luz sobre el clima cambiante de Marte.
Según
los nuevos resultados de la misión, un tipo de aurora marciana identificada por
primera vez por la nave espacial MAVEN en 2016 es en realidad la forma más
común de aurora que ocurre en el planeta rojo. La aurora se conoce como aurora
protónica y puede ayudar a los científicos a rastrear la pérdida de
agua de la atmósfera de Marte.
En
la Tierra, las auroras se ven comúnmente como muestras coloridas de luz en el
cielo nocturno cerca de las regiones polares, donde también se les conoce como
las luces del norte y del sur. Sin embargo, la aurora de protones en Marte
ocurre durante el día y emite luz ultravioleta, por lo que es invisible para el
ojo humano pero detectable para el instrumento Imaging UltraViolet Spectrograph
(IUVS) que tiene la nave espacial MAVEN (Atmósfera de Marte y Evolución
Volátil).
Imagen conceptual que representa el
ambiente marciano temprano (derecha), que se cree que contiene agua líquida y
una atmósfera más espesa, en comparación con el ambiente frío y seco que se ve
hoy en Marte (izquierda). Créditos: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA.
La
misión de MAVEN es investigar cómo el Planeta Rojo perdió gran parte de su
atmósfera y agua, transformando su clima de uno que podría haber soportado la
vida a uno frío, seco e inhóspito. Dado que la aurora protónica se genera
indirectamente por el hidrógeno derivado del agua marciana que se está
perdiendo en el espacio, esta aurora podría usarse para ayudar a rastrear la
pérdida de agua marciana en curso.
"En
este nuevo estudio que utiliza datos de MAVEN / IUVS de varios años en Marte,
el equipo descubrió que los períodos de mayor escape atmosférico se
corresponden con aumentos en la ocurrencia e intensidad de protones
auroras", dijo Andréa Hughes, de la Universidad Aeronáutica Embry-Riddle
en Daytona Beach, Florida .
Hughes
es autor principal de un artículo sobre esta investigación publicado el 12 de
diciembre en el Journal of Geophysical Research, Space Physics. "Quizás
algún día, cuando el viaje interplanetario se vuelva común, los viajeros que
lleguen a Marte durante el verano del sur tendrán asientos en primera fila para
observar la aurora de protones marcianos bailando majestuosamente por el lado
del planeta (mientras usan gafas sensibles a los rayos ultravioleta, por
supuesto). Estos viajeros presenciarán de primera mano las etapas finales de
Marte que pierden el resto de su agua en el espacio”. Hughes presentará la
investigación el 12 de diciembre en la reunión de la Unión Geofísica Americana
en San Francisco.
Diferentes
fenómenos producen diferentes tipos de auroras. Sin embargo, todas las auroras
de la Tierra y Marte están impulsadas por la actividad solar, ya sean
explosiones de partículas de alta velocidad conocidas como tormentas solares,
erupciones de gas y campos magnéticos conocidos como eyecciones de masa coronal
o ráfagas en el viento solar, una corriente de gas conductor de electricidad
que sopla continuamente en el espacio a aproximadamente un millón de millas por
hora.
Esta animación muestra una aurora
protónica en Marte. Primero, un protón de viento solar se acerca a Marte a alta
velocidad y encuentra una nube de hidrógeno que rodea el planeta. El protón
roba un electrón de un átomo de hidrógeno marciano, convirtiéndose así en un
átomo neutro. El átomo pasa a través del arco de proa, un obstáculo magnético
que rodea a Marte, porque las partículas neutrales no se ven afectadas por los
campos magnéticos. Finalmente, el átomo de hidrógeno entra en la atmósfera de
Marte y colisiona con las moléculas de gas, haciendo que el átomo emita luz
ultravioleta. Créditos: NASA / MAVEN / Goddard Space Flight Center / Dan
Gallagher.
La
aurora de protones se forma cuando los protones del viento solar (que son
átomos de hidrógeno despojados de sus electrones solitarios por el calor
intenso) interactúan con la atmósfera superior en el lado de día de Marte. A
medida que se acercan a Marte, los protones que llegan con el viento solar se
transforman en átomos neutros al robar electrones de los átomos de hidrógeno en
el borde exterior de la corona de hidrógeno marciano, una enorme nube de
hidrógeno que rodea el planeta. Cuando esos átomos entrantes de alta velocidad
golpean la atmósfera, parte de su energía se emite como luz ultravioleta.
Imágenes de la aurora protónica de
Marte. El espectrógrafo ultravioleta Imaging de MAVEN observa la atmósfera de
Marte, creando imágenes de hidrógeno neutro y auro de protones simultáneamente
(izquierda). Las observaciones en condiciones normales muestran hidrógeno en el
disco y en la atmósfera extendida del planeta desde un punto estratégico en el
lado nocturno (centro). La aurora de protones es visible como un brillo
significativo en la extremidad y el disco (derecha); Con la contribución del
hidrógeno neutro sustraído, se revela la distribución de la aurora de protones,
lo que muestra que alcanza un máximo de brillo justo fuera del disco marciano a
medida que los neutros energéticos golpean la atmósfera. Créditos: Universidad
Aeronáutica Embry-Riddle / LASP, U. de Colorado.
Cuando
el equipo de MAVEN observó por primera vez la aurora protónica, pensaron que
era un hecho relativamente inusual. "Pero después de una mirada más
cercana, descubrimos que las auroras de protones están ocurriendo con mucha más
frecuencia en las observaciones diurnas del verano del sur de lo que
inicialmente esperábamos", dijo Mike Chaffin, científico investigador del
Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (LASP) de la Universidad de
Colorado Boulder y segundo autor del estudio. El equipo encontró auroras
protónicas en aproximadamente el 14 por ciento de sus observaciones diurnas, lo
que aumenta a más del 80 por ciento del tiempo en que solo se consideran las
observaciones de verano del sur del día. "En comparación, IUVS ha
detectado auroras difusas en Marte en un pequeño porcentaje de órbitas con
geometría favorable,
La
correlación con el verano del sur dio una pista de por qué las auroras de
protones son tan comunes y cómo podrían usarse para rastrear la pérdida de
agua. Durante el verano del sur en Marte, el planeta también está cerca de su
distancia más cercana al Sol en su órbita y pueden ocurrir grandes tormentas de
polvo. El calentamiento del verano y la actividad del polvo parecen causar
auroras de protones al forzar el vapor de agua en la atmósfera. La luz
ultravioleta solar extrema rompe el agua en sus componentes, hidrógeno y
oxígeno. El hidrógeno ligero está débilmente ligado por la gravedad de Marte y
mejora la corona de hidrógeno que rodea a Marte, aumentando la pérdida de
hidrógeno en el espacio. Más hidrógeno en la corona hace que las interacciones
con los protones del viento solar sean más comunes, haciendo que la aurora
protónica sea más frecuente y brillante.
"
Todas las condiciones necesarias para crear una aurora protónica marciana (por
ejemplo, protones de viento solar, una atmósfera de hidrógeno extendida y la
ausencia de un campo magnético dipolar global) están más comúnmente disponibles
en Marte que las necesarias para crear otros tipos de auroras", dijo. "Además, la conexión entre las
observaciones de MAVEN del aumento de la fuga atmosférica y los aumentos en la
frecuencia e intensidad de la aurora de protones significa que la aurora de
protones en realidad puede usarse como un proxy de lo que está sucediendo en la
corona de hidrógeno que rodea a Marte, y por lo tanto, un proxy para tiempos de
aumento escape atmosférico y pérdida de agua ".
MAVEN mapea vientos en la atmósfera
superior marciana que reflejan el terreno debajo de ella y dan pistas sobre el clima
marciano.
Los
investigadores han creado el primer mapa de circulación del viento en la
atmósfera superior de un planeta además de la Tierra, utilizando datos de la
nave espacial MAVEN de la NASA que se recopilaron durante los últimos dos años.
El nuevo mapa de los vientos de Marte ayuda a los científicos a comprender
mejor el funcionamiento del clima marciano, brindándoles una imagen más precisa
de su antiguo pasado y su evolución en curso.
Al medir la velocidad y dirección del
viento en la atmósfera superior de Marte, MAVEN ha descubierto que las
corrientes del viento a gran altitud están siendo perturbadas por las
características del terreno muy por debajo. Créditos: NASA / Goddard / MAVEN /
CU Boulder / University of Michigan.
Estudiar
la atmósfera marciana actual, la velocidad a la que se está perdiendo en el
espacio exterior y cómo y por qué se está despojando, nos da pistas con las que
podemos armar el rompecabezas de comprender las atmósferas planetarias,
incluida la nuestra.
"La
circulación global observada proporciona insumos críticos necesarios para
restringir los modelos atmosféricos globales", dijo Mehdi Benna, del
Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, quien
dirigió uno de los dos estudios que permitieron la creación del revolucionario
mapa de vientos. "Estos son los mismos modelos que se utilizan para
extrapolar el estado del clima marciano en el pasado distante". Benna es
el autor principal de un artículo sobre esta investigación publicado el 12 de
diciembre en Science.
Visualización generada por computadora
de las rutas orbitales (puntos blancos) tomadas por la nave espacial MAVEN al
mapear vientos (líneas azules) en la atmósfera superior marciana. Las líneas
rojas que provienen de los puntos blancos representan la velocidad y dirección
del viento local, medida por el instrumento de espectrómetro de masa de iones y
gas neutro de MAVEN.
Créditos: NASA Goddard / MAVEN / SVS /
Greg Shirah+
"Los
vientos observados en la atmósfera superior de Marte a veces son similares a lo
que vemos en las simulaciones de modelos globales, pero otras veces pueden ser
bastante diferentes", dijo Kali Roeten de la Universidad de Michigan, Ann
Arbor, Michigan. "Estos vientos también pueden ser muy variables en la
escala de tiempo de las horas, sin embargo, en otros casos, son consistentes
durante todo el período de observación".
Los
vientos atmosféricos superiores en la Tierra ya han sido mapeados en detalle.
Los vientos impulsan una serie de procesos en la atmósfera que pueden afectar
la propagación de ondas de radio, que son cruciales para fines de comunicación
para aquellos en la superficie, y la predicción de los caminos que tomarán los
satélites en su órbita alrededor de la Tierra. El mapeo de los vientos
marcianos, por lo tanto, es un paso crucial para comprender las características
de las atmósferas extraterrestres más allá de lo que sabemos sobre los procesos
en la Tierra.
Las
atmósferas planetarias no son estáticas, y ciertamente no son uniformes. Para
clasificar dónde se producen procesos distintivos, las capas de atmósferas se
diferencian en función de la temperatura. Por ejemplo, los humanos viven en el
nivel más bajo: la troposfera. Ahí es donde ocurre el clima, y la temperatura
se enfría en altitudes más altas.
Los
vientos atmosféricos superiores tanto en la Tierra como en Marte están en las
respectivas termosferas de los planetas, que son áreas donde la temperatura
aumenta con la altura. Las mediciones de vientos que se mapearon recientemente
sobre Marte se encontraron en un rango de altitud de aproximadamente 140-240
kilómetros (85-150 millas) sobre la superficie del planeta.
Al
combinar datos de muchas pistas mientras MAVEN orbita alrededor de Marte, los
científicos construyeron lentamente un mapa del comportamiento del viento. Esto
llevó a un descubrimiento sorprendente: los patrones de viento en realidad se
correlacionan con la topografía marciana a continuación.
Marte
tiene montañas altas y valles empinados al igual que la Tierra, y los vientos
en la superficie son forzados por encima y alrededor de esta topografía. La
perturbación de los vientos en la superficie conduce a ecos de estos patrones
de viento en la termosfera marciana como ondas de gravedad.
Imagen conceptual del viento (flechas
azules) que fluye sobre terreno accidentado marciano y genera perturbaciones
que se propagan hacia arriba como ondas de gravedad atmosférica (líneas grises)
Al detectar estas ondas de gravedad, MAVEN puede detectar dónde están los
valles y montañas en la superficie, incluso si está orbitando en el borde del
espacio. Créditos: NASA Goddard / MAVEN / CI Lab / Jonathan North.
Las
ondas de gravedad atmosféricas (que no deben confundirse con las ondas
gravitacionales extra galácticas) son causadas por el desplazamiento de las
masas de aire desde un estado de reposo. La gravedad trata de devolver el
fluido al equilibrio y, al hacerlo, crea ondas en el fluido alterado.
A
medida que las ondas de gravedad creadas cuando el viento en Marte es forzado
alrededor de la topografía de la superficie se ondula hacia arriba a través de
la atmósfera, MAVEN puede detectar dónde están los valles y las montañas en la
superficie, incluso si está orbitando en el borde del espacio.
Este
descubrimiento fue la primera detección de ondas de ondas de gravedad inducidas
por la topografía en la termosfera de cualquier planeta, incluso la Tierra. El
equipo de MAVEN planea estudiar más estas ondas de gravedad durante diferentes
estaciones y en diferentes lugares de Marte para mejorar la comprensión no solo
de los detalles de los vientos termosféricos sino también de los fundamentos de
la física misma.
Fuente
NASA
/ Goddard / MAVEN / CU Boulder / University of Michigan/SVS/ Greg Shirah.
NASA/Jurnal
of Geophysical Research-Planets/ Mehdi
Benna/Kali Roeten.
NASA
Goddard / MAVEN / CI Lab / Jonathan North.
NASA/Tamsyn
Brann
