El
orbitador satélite para el estudio de gases traza (TGO) de la misión
ExoMars (de la Agencia Espacial Europea -ESA- y la Agencia Espacial
Federal de Rusia –Roscosmos-) comenzaba en abril de 2018 su misión
científica desde una órbita a unos 400 kilómetros sobre la superficie de
Marte. Esta distancia le permitió estudiar sin riesgo una tormenta de
polvo que cubrió el planeta a los pocos meses y comprobar cómo el
aumento de polvo afectaba al vapor de agua en la atmósfera, dato
esencial para entender la historia del agua en este planeta. La revista
Nature publica este miércoles estos resultados, así como las medidas de
gases traza que apuntan a una carencia de metano en Marte.
“La
presencia de dos instrumentos como NOMAD y ACS a bordo de la misión
Exomars-TGO está permitiendo un conocimiento muy preciso de la atmósfera
marciana, gracias a su diseño específico para medir la composición
atmosférica y la distribución en altura de cada componente, en especial,
los compuestos minoritarios que juegan un papel fundamental en el
comportamiento de la atmósfera de Marte”, apunta José Juan López Moreno,
investigador del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
en el Instituto de Astrofísica de Andalucía y coinvestigador principal
de NOMAD.
Cómo afecta el polvo a la atmósfera
Las
primeras medidas de alta resolución de NOMAD y ACS han permitido medir
la distribución vertical del vapor de agua desde cerca de la superficie
marciana hasta más de 80 kilómetros de altura. Al medir durante una
tormenta global de polvo, se ha podido observar cómo estos fenómenos
afectan a los perfiles de vapor de agua.
"En
latitudes norte detectamos nubes de polvo a alturas de entre 25 y 40
kilómetros que no se encontraban allí antes y, en latitudes sur, capas
de polvo que se desplazaban a mayor altura”, apunta Ann Carine Vandaele,
científica del Real Instituto Belga de Aeronomía Espacial e
investigadora principal del instrumento NOMAD. “El aumento de vapor de
agua en la atmósfera ocurrió notablemente rápido, durante unos pocos
días durante el inicio de la tormenta, lo que indica una reacción rápida
de la atmósfera a la tormenta de polvo", añade.
Las
observaciones son consistentes con los modelos de circulación global: el
polvo absorbe la radiación del Sol, calienta el gas circundante y
provoca que se expanda, lo que a su vez redistribuye otros ingredientes,
como el agua, en un rango vertical más amplio. También se establece un
mayor contraste de temperatura entre las regiones ecuatoriales y
polares, lo que fortalece la circulación atmosférica. Al mismo tiempo,
gracias a las temperaturas más altas, se forman menos nubes de hielo y
agua, las cuales normalmente limitarían el vapor de agua a altitudes más
bajas.
Además, los equipos han estudiado por primera vez el agua “semipesada”
(un tipo de agua con un átomo de hidrógeno reemplazado por un átomo de
deuterio), simultáneamente con el vapor de agua.
“Estas medidas son fundamentales para entender la evolución de Marte
desde un clima cálido y húmedo en el pasado remoto hasta el actual clima
seco y frío”, señala Francisco González Galindo, investigador del CSIC
en el Instituto de Astrofísica de Andalucía. “Las abundancias de ambos
compuestos en las capas altas de la atmósfera aumentan de manera
significativa y muy rápida durante el desarrollo de la tormenta, lo que
permite que el agua escape más fácilmente del planeta”, explica.
El
misterio del metano
Los
dos instrumentos complementarios también comenzaron sus mediciones de
gases traza en la atmósfera marciana. Los gases traza ocupan menos del
1% en el volumen atmosférico total y requieren técnicas de medición
altamente precisas. La presencia de gases traza se mide en “partes por
mil millones” de volumen (ppbv) y, por ejemplo, en la Tierra se miden
1800 ppbv de metano, de modo que, por cada mil millones de moléculas,
1.800 son metano.
El
metano resulta interesante para los especialistas en Marte porque puede
constituir una señal de la existencia de vida (en la Tierra el 95% del
metano de la atmósfera proviene de procesos biológicos) o de procesos
geológicos. Como la radiación solar destruye las moléculas de metano en
un plazo de pocos cientos de años, cualquier detección de metano a día
de hoy implica una liberación reciente, incluso si se produjo hace
millones o miles de millones de años y permaneció atrapado en el
subsuelo. Además, los gases traza se mezclan a diario y de manera
eficiente cerca de la superficie del planeta y los modelos de
circulación del viento global indican que el metano se mezclará de
manera uniforme en todo el planeta en pocos meses.
Los
resultados sobre el metano en la atmósfera marciana se han debatido
intensamente porque las detecciones han sido muy esporádicas en el
tiempo y en ubicación y con frecuencia se encuentran muy cerca de los
límites de detección de los instrumentos.
Mars
Express contribuyó en 2004 con una de las primeras medidas, que ascendía
a 10 ppbv. Los telescopios terrestres también han aportado mediciones de
hasta 45 ppbv, mientras que el rover Curiosity de la NASA sugería un
nivel de metano que variaba con las estaciones entre aproximadamente 0,2
y 0,7 ppbv, con algunos picos mayores. Más recientemente, Mars Express
observó un pico de metano un día después de una de las lecturas más
intensas de Curiosity.
Los
nuevos resultados de TGO proporcionan el análisis global más detallado
hasta el momento, y presentan un límite superior de 0,05 ppbv, es decir,
entre diez y cien veces menos metano que todas las detecciones
anteriores. Como límite superior, 0,05 ppbv todavía corresponde a hasta
500 toneladas de metano emitidas durante el ciclo de vida útil de 300
años predicho para el metano, pero se trata de un valor extremadamente
bajo.
"Tenemos señales de alta precisión para el rastreo de vapor de agua en
el rango en el que esperaríamos encontrar metano, pero solo podemos
aportar un modesto límite superior que sugiere una ausencia global de
metano en la atmósfera marciana”, concluye Oleg Korablev, científico de
la Academia de Ciencias de Rusia y principal investigador del
instrumento ACS.
O. Korablev et
al. Early observations by ExoMars Trace Gas Orbiter show no signs of
methane on Mars, Nature, Feb. 2.
A.C
Vandaele et al.
Martian dust
storm impact on atmospheric water and D/H observed by ExoMars Trace Gas
Orbiter, Nature, Feb. 2019.
Fuente: CSIC 11/04/2019
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