Cómo el campo magnético de Marte dejó escapar su atmósfera

La ilustración de este artista contrasta el Marte de hoy (mitad izquierda) con lo que podría haber parecido hace miles de millones de años, cubierto de océanos y una atmósfera espesa. 
Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.

El campo magnético de un planeta generalmente protege su atmósfera de ser arrastrada por los vientos de su estrella. Pero una nueva investigación sugiere que el débil campo magnético de Marte pudo haber ayudado a escapar a su atmósfera.

Hace cuatro mil quinientos millones de años, Marte presumía de una atmósfera espesa y abundante agua superficial, condiciones que podrían haber albergado vida. Pero hoy, solo quedan briznas de esa atmósfera , aferrándose al planeta.

¿Cómo se deslizó tanto aire marciano al espacio? Se cree que un factor importante es la pérdida de la dinamo magnética del planeta: el motor en su núcleo líquido que alimenta su campo magnético global, que misteriosamente se apagó hace unos 4 mil millones de años . Quedaba solo un débil remanente de ese campo, que emanaba de la corteza débilmente magnetizada del planeta. La sabiduría convencional sostiene que un campo magnético planetario actúa como un escudo, protegiendo la atmósfera del viento solar y la radiación del Sol (que habría sido aún más fuerte cuando el Sol era más joven).

Ahora Sakata et al. reportan simulaciones que agreguan un nuevo elemento: un campo magnético débil, como en Marte después de que se apaga su dinamo, en realidad puede sangrar su atmósfera más rápido que sin ningún campo magnético.

Utilizando modelos magnetohidrodinámicos, los autores exploraron cómo la variación de la fuerza del campo magnético de Marte afectaba la pérdida de iones atmosféricos como el oxígeno y el dióxido de carbono en el espacio. Como se esperaba, un fuerte campo magnético que podría soportar fácilmente la presión del viento solar pudo proteger sus iones atmosféricos. Sin campo magnético, el Sol eliminó esos iones hasta 100 veces más rápido.

Pero la tasa más alta de pérdida de iones atmosféricos fue con un campo magnético débil , 6 veces más rápido que sin ningún campo magnético. El equipo descubrió que la razón era que las líneas de campo magnético , que guían el movimiento de las partículas cargadas, fueron fácilmente expulsadas por el viento solar, creando un camino para que estos iones escapen al espacio sobre el lado nocturno de Marte. Esto significa que, en lugar de proporcionar una pequeña medida de protección, el campo magnético remanente de Marte podría haber acelerado la transformación del planeta en el mundo frío y árido que es hoy.

Comprender cómo los campos magnéticos planetarios pueden proteger contra la actividad estelar también es importante para la búsqueda de vida en otros sistemas solares. Las enanas rojas, el tipo de estrella más común en el universo, destruyen sus planetas con fuertes vientos estelares y radiación ultravioleta extrema. Ya sea que esos planetas hayan logrado retener sus atmósferas como la Tierra o los hayan perdido en el espacio como Marte, podría tener un gran impacto en lo común que es la vida en el universo. 

Fuente: AGU / Eos / Journal of Geophysical Research: Space Physics , https://doi.org/10.1029/2019JA026945 , 2020).

Artículo original:

Zastrow, M. (2020),  How Mars’s magnetic field let its atmosphere slip away, Eos, 101, https://doi.org/10.1029/2020EO142026 . Publicado el 31 de Marzo de 2020.

Material relacionado:

El Marte primitivo, probablemente tenía una atmósfera más densa con más vapor de dióxido de carbono y agua, proporcionado por la actividad volcánica vigorosa. Este Marte era más cálido y húmedo, y la mayor presión atmosférica presente, permitió que fluyese el agua en la superficie. Sin embargo, por cerca de 4 mil millones años, el medio ambiente de Marte se convirtió en frío y seco, como lo es ahora. A medida que el interior de Marte se enfrió, los gases y el vapor de agua provenientes del vulcanismo se redujeron gradualmente y el campo magnético desapareció. Carente entonces de protección, la atmósfera fue erosionada por el viento solar, y la superficie de Marte estaba bañada en radiación.
Crédito: LPI – USRA.

El viento solar y la radiación son responsables de despojar  la atmósfera de Marte,  transformando a un planeta que podría haber soportado la vida hace cerca de 4 mil millones de años atrás en un mundo gélido y desierto, según los resultados de la nave espacial MAVEN de la NASA. EL artículo a continuación lo desarrolla en detalle y contiene además en su apartado «Material relacionado» una selección de recursos sobre los procesos de pérdida de las atmósfera planetarias, sobre la atmósfera de Marte, Libros y capítulos de libros , podcast y videos de charlas y conferencias públicas sobre el tema:

Sobre el Campo Magnético de Marte:

Apenas unas semanas antes del histórico encuentro del cometa C/2013 A1 (Siding Spring) con Marte en Octubre de 2014, la sonda espacial MAVEN de la NASA entró en órbita alrededor del Planeta Rojo. Para proteger a los equipos sensibles a bordo de MAVEN de posibles daños, algunos instrumentos se apagaron durante el sobrevuelo; se hizo lo mismo con los otros orbitadores de Marte. Pero unos pocos instrumentos, incluyendo el magnetómetro de MAVEN, permanecieron encendidos, realizando observaciones de primera línea durante el histórico sobrevuelo del cometa.

Esta oportunidad única dio a los científicos una visión íntima de los estragos que el paso del cometa causó en el ambiente magnético o magnetosfera, alrededor de Marte. 

El siguiente artículo lo presenta y contiene además en su apartado «Material relacionado una selección de recursos acerca de la magnetosfera marciana:

Otros artículos sobre el Campo Magnético de Marte:

Un estudio, que se publicó recientemente en la revista Nature Geosciences , compartió algunos hallazgos bastante interesantes sobre los campos magnéticos en Marte a partir de los datos recabados por el aterrizador INSIGHT ( Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) de la NASA. Según el equipo de investigación que lo respalda, el campo magnético dentro del cráter donde aterrizó InSight es diez veces más fuerte de lo esperado. Estos hallazgos podrían ayudar a los científicos a resolver misterios clave sobre la formación de Marte y la evolución posterior, el siguiente artículo lo presenta:

Libros y extractos de libros:

Curiosidades:

Otro sospechoso de acelerar la pérdida de agua en Marte.

Estas dos imágenes de Marte tomadas en el 2001 por la cámara a bordo del orbitador Mars Global Surveyor, muestran el dramático cambio en la apariencia de Marte cuando una neblina levantada por la actividad de una tormenta de polvo en el Sur del planeta se hace global. Crédito: NASA.

El misterio perdurable, y tal vez entrañable, alrededor de Marte, ¿qué pasó con su agua? Podemos decir con certeza ahora, gracias al escuadrón de rovers y orbitadores de Marte, que Marte fue una vez mucho más húmedo. De hecho, ese planeta puede haber tenido un océano que cubría un tercio de la superficie. Pero, ¿qué pasó con todo esto?

Resulta que las tormentas de polvo globales que envuelven a Marte, y en particular la de 2018 que dejó fuera de acción al vehículo Opportunity, pueden ofrecer una explicación.

«La tormenta de polvo global puede darnos una explicación». dijo el Investigador argentino Gerónimo Villaneuva, experto en agua de Marte, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA:

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