Los glaciares de dióxido de carbono se están moviendo en el polo sur de Marte

Vista en perspectiva del casquete polar sur de Marte usando imágenes Viking colocadas sobre la topografía del altímetro láser Mars Orbiter. El hielo blanco es una capa de dióxido de carbono residual que reside encima y protege los glaciares de CO2 mucho más gruesos. El terreno circundante está compuesto de polvo rojo que cubre las montañas en el fondo y la capa de hielo de H2 O de 4 kilómetros de espesor que sostiene los glaciares de CO2 .
Crédito: datos de la NASA visualizados usando JMARS.

Los glaciares de dióxido de carbono se están moviendo, creando depósitos de kilómetros de espesor en la región polar sur de Marte, algo que podría haber estado sucediendo durante más de 600,000 años, según un artículo del científico investigador del Instituto de Ciencias Planetarias (PSI), Isaac Smith

«Los depósitos de CO 2 que se identificaron por primera vez en 2011 fluyen hoy, al igual que los glaciares en la Tierra», dijo Smith, autor principal de «Glaciares de hielo de dióxido de carbono en el Polo Sur de Marte» que aparece en el ‘Journal for Geophysical Research – Planets’. 

“Hace aproximadamente 600.000 años, el hielo de CO2 comenzó  a formarse en el polo sur marciano. Debido a los ciclos climáticos, el hielo ha aumentado en volumen y masa varias veces, interrumpido por períodos de pérdida de masa por sublimación”, dijo Smith. “Si el hielo nunca hubiera fluido, entonces estaría principalmente donde se depositó originalmente, y el hielo más grueso tendría solo unos 45 metros de espesor. En cambio, debido a que fluyó cuesta abajo hacia cuencas y canales en espiral, cuencas curvilíneas, donde se estanca, pudo formar depósitos que alcanzaron un kilómetro de espesor».

“Los glaciares tienen suficiente masa que si se sublimaran duplicarían la presión atmosférica del planeta. Es una cantidad sorprendente y un artículo de 2018 del científico principal de PSI, Than Putzig, la midió con mayor precisión”, dijo Smith. “El glaciar más largo tiene unos 200 kilómetros de largo y unos 40 kilómetros de ancho. ¡Estos son grandes! Esa actividad está en curso, pero las tasas de flujo probablemente alcanzaron su punto máximo hace unos 400.000 años, cuando la deposición era mayor. Estamos en un período lento porque el hielo está disminuyendo en masa y eso ralentiza los glaciares”.

El trabajo reciente realizado en parte en PSI (y financiado por Smith) investigó las leyes de flujo o las propiedades de resistencia del hielo de dióxido de carbono. Ese trabajo encontró que el hielo de CO2 fluye cerca de 100 veces más rápido que el hielo de H2O en condiciones marcianas y en pendientes altas. Es por esto que el hielo de CO2 se comporta como los glaciares donde el resto del casquete de H2O que lo soporta aparece estacionario. 

El análisis de los resultados del modelado glacial, utilizando el modelo del sistema de capa de hielo y nivel del mar de la NASA, respaldado por dos coautores y adaptado por Smith para trabajar en Marte y con CO2 , mostró que el hielo de CO2 no había sido movido por métodos típicos. “La deposición atmosférica colocaría el hielo en un patrón que no vemos. Sería mucho más uniforme y más delgado. Lo que proporciona la interpretación del glaciar es un mecanismo para mover el hielo desde lugares altos hacia las cuencas más bajas que también se encuentran en latitudes más bajas”, dijo Smith. “Si la deposición atmosférica fuera el único proceso que actúa sobre el hielo, entonces la mayor parte se encontraría en la latitud más alta y en la elevación más alta. Ese no es el caso. El hielo fluye cuesta abajo hacia las cuencas, al igual que el agua fluye cuesta abajo hacia los lagos. Solo el flujo glacial puede explicar la distribución que encontramos en 2018”. 

El trabajo adicional de Smith y su equipo encontró varias características superficiales que son muy buenos análogos a las características que vemos en los glaciares terrestres. Estos incluyen perfiles topográficos, grietas y crestas de compresión que se asemejan a las características terrestres. Esto fortaleció las conclusiones y proporcionó una base para comparar con los modelos. 

Vista de arriba hacia abajo del glaciar de dióxido de carbono más grande en el casquete polar sur de Marte. Los carriles oscuros son los límites de la cuenca que confinan los glaciares, de 40 kilómetros de ancho. Las depresiones topográficas arqueadas son la firma de las grietas en la parte superior del glaciar.
Crédito: NASA/MSSS.

La Tierra, Marte y Plutón son los únicos cuerpos en el Sistema Solar que se sabe que tienen hielo que fluye activamente, pero probablemente no estén solos. Existen numerosos tipos de hielo en el Sistema Solar, y con el aumento del número de planetas enanos, es probable que algunos de ellos tengan glaciares de monóxido de carbono o metano, incluso más exóticos que los glaciares de hielo seco recién descubiertos en Marte. 

Fuente: Planetary Science Institute (PSI).

Artículo original:Carbon Dioxide Glaciers Are Moving At Mars’ South Pole‘. Alan Fischer. April 26, 2022.

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Visualizando el flujo de hielo en un glaciar

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Ciclo del dióxido de carbono en Marte

Durante el invierno, las temperaturas en las regiones polares de Marte son lo suficientemente bajas como para que el CO2 de la atmósfera se condense en hielo en la superficie. El CO2 luego se sublima de la capa de hielo en la primavera y el verano, regresando a la atmosfera. En el hemisferio norte, la capa de hielo de CO2 desaparece por completo en el verano, dejando al descubierto una gran capa de hielo perenne de H2O. Durante el verano del hemisferio sur, sobrevive un pequeño casquete de hielo cubierto de CO2; esta capa de hielo perenne está desplazada del polo sur. Este ciclo del CO2 entrando y saliendo del hielo en la superficie, cambia la masa atmosférica en decenas de por ciento en el transcurso de un año marciano. Los aterrizadores Viking midieron un ciclo anual de presión superficial altamente repetible, lo que sugiere que el ciclo del CO2 tiene muy poca variabilidad interanual. Esto es intrigante y aún no se comprende bien dada la naturaleza altamente variable del ciclo del polvo y la suposición razonable de que las interacciones entre el polvo y la escarcha de CO2 descienden el ciclo del CO2. Comprender el ciclo estacional del CO2 y cómo se acopla a los ciclos del polvo y del agua probablemente sea clave para comprender su naturaleza repetible. Usamos el GCM Ames Mars de la NASA para abordar varias preguntas relacionadas con el ciclo del CO2 y cómo afecta el clima de Marte. Haga clic en los enlaces a continuación para obtener información sobre nuestros proyectos actuales del ciclo del CO2. Detección del cambio climático secular en Marte. Crédito: NASA.

Sobre las Capas Polares de Marte

Mars polar Caps. NASA Mars Education at Arizona State University (ASU).

La Capa Polar Sur de Marte:

Los científicos de la NASA han resuelto un antiguo misterio al descubrir que el casquete polar sur de Marte está desplazado de su polo sur geográfico debido a dos climas polares diferentes. Los científicos descubrieron que la ubicación de dos enormes cráteres en el hemisferio sur de Marte es la causa principal de los dos climas distintos. El tiempo generado por los dos climas regionales marcianos crea condiciones que hacen que el hielo del polo sur del planeta rojo se congele en un casquete cuyo centro se encuentra a unas 93 millas (150 kilómetros) del polo sur real, según un artículo científico incluido en la edición del 12 de Mayo, edición de 2005 de la revista Nature. Para una explicación completa ver: Mars polar cap mystery solved.

Casquillo polar sur, verano de 2000.
Este es el casquete polar sur de Marte tal como se le apareció a la Mars Global Surveyor (MGS) Mars Orbiter Camera (MOC) el 17 de Abril de 2000. En invierno y principios de la primavera, toda esta escena estaría cubierta por escarcha. En verano, el sombrero se encoge a su tamaño mínimo, como se muestra aquí. Aunque es verano, las observaciones realizadas por los orbitadores Viking en la década de 1970 mostraron que el casquete polar sur permanece lo suficientemente frío como para que la escarcha polar (vista aquí como blanca) consista en dióxido de carbono. El dióxido de carbono se congela a temperaturas alrededor de -125° C (-193° F). La luz del Sol de la tarde de verano ilumina esta escena desde la parte superior izquierda desde unos 11,2° sobre el horizonte. Pronto el casquete experimentará atardeceres; para Junio de 2000, este polo estará en otoño y el área cubierta por escarcha comenzará a crecer. El invierno volverá a la región del polo sur en diciembre de 2000.

Primavera en el casquete polar sur marciano.
Esta vista de gran angular de la cámara Mars Orbiter (MOC) del Mars Global Surveyor (MGS) de la región del polo sur marciano se adquirió el 12 de septiembre de 2001, cuatro años después de que el MGS comenzara a orbitar el planeta rojo. El área brillante en el centro de la imagen es el casquete polar sur permanente, la parte del casquete que permanecerá durante el próximo verano. Las áreas brillantes que rodean el centro forman la capa de escarcha estacional que se depositó durante el invierno austral, que finalizó el 17 de Junio de 2001. El área oscura en la esquina inferior derecha resulta de dos fenómenos: la escarcha estacional se está sublimando mucho más rápido en esta región, y el área es más oscura porque está más cerca del lado nocturno del planeta. La zona borrosa o nebulosa que cubre la mayor parte del lado izquierdo de la imagen consiste en nubes y niebla de la tarde. Las heladas polares contienen agua y hielo de dióxido de carbono. Las nubes de cristales de hielo de agua en condensación son comunes en partes del casquete polar en esta época del año. Para la escala, la tapa permanente en el centro de la imagen tiene unos 420 km (260 millas) de ancho. La luz del Sol ilumina la escena desde la parte superior izquierda. Para una vista de verano de la capa, consulte http://www.msss.com/mars_images/moc/4_27_00_spcap/. El verano en el hemisferio sur comenzará a mediados de Noviembre de 2001.

El ciclo del polvo de Marte controla su vórtice polar y nevadas

La nieve y el hielo de dióxido de carbono permanecieron en las dunas durante la primavera del norte de Marte, como lo vio la cámara del Experimento de Imágenes de Alta Resolución (HiRISE) en el Mars Reconnaissance Orbiter. 
Crédito:
 NASA/JPL/Universidad de Arizona,dominio público.

La nieve y el hielo de dióxido de carbono permanecieron en las dunas durante la primavera del norte de Marte, como lo vio la cámara del Experimento de Imágenes de Alta Resolución (HiRISE) en el Mars Reconnaissance Orbiter. 
Crédito:
 NASA/JPL/Universidad de Arizona,dominio público.

Los ciclos de polvo del sur más fuertes en Marte sofocan su vórtice polar norte y aumentan su tasa de nevadas, al menos hasta cierto punto. Estos resultados, que se basan en un análisis de las observaciones realizadas durante 10 años terrestres (5 años de Marte), arrojan luz sobre la conexión global entre el ciclo de polvo dominante de Marte y su clima global.

Curiosidades

La variación de la cobertura de hielo en Marte con las variaciones orbitales

Marte aparece como un globo rojo anaranjado con manchas más oscuras y casquetes de hielo blancos visibles en ambos polos. Imagen en color real de Marte tomada por el instrumento OSIRIS en la nave espacial Rosetta  durante su sobrevuelo del planeta en Febrero de 2007. La imagen se generó utilizando los filtros naranja (rojo), verde y azul de OSIRIS.
Crédito: ESA & MPS.
Un resumen de los cambios recientes (últimos millones de años) en los parámetros orbitales de Marte y sus consecuencias en la movilización de agua en todo el planeta. En la primera caricatura de la izquierda, la flecha azul se reorienta hacia el polo norte para indicar la sublimación estacional y el retorno del agua al casquete permanente. Todos los demás casos con cambios de alta, baja oblicuidad y precesión generan una extracción permanente de agua del tapón hacia los lugares indicados por las flechas. Crédito imagen: Franck Montmessin.

La variabilidad solar influye en el clima de un planeta al forzar radiativamente cambios en una determinada escala de tiempo. Las variaciones orbitales de un planeta, que producen modulaciones de forzamiento solar similares, pueden estudiarse dentro del mismo contexto científico. Se sabe en la Tierra que los cambios de oblicuidad han desempeñado un papel fundamental en el ritmo de las eras glaciales e interglaciares. Para Marte, tales cambios orbitales han sido mucho mayores y han generado variaciones extremas en la insolación. Se han identificado firmas asociadas con la presencia de depósitos de hielo de agua en varias posiciones a lo largo de la superficie de Marte durante períodos de diferentes configuraciones orbitales. Por esta razón, se ha propuesto que Marte está evolucionando actualmente entre edades de hielo. El advenimiento de las herramientas climáticas ha proporcionado un marco teórico al estudio de los cambios climáticos inducidos orbitalmente en Marte. Estos modelos han proporcionado una explicación a muchas observaciones desconcertantes, que cuando se juntan han permitido la reconstrucción de casi toda la historia de Marte en los últimos 10 millones de años. Este artículo se propone dar una visión general del trabajo científico dedicado a este tema.

El anterior es el Abstract del paper:

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