El rover Perseverance en Marte, descubre cómo los demonios y los vientos llenan de polvo los cielos del Planeta Rojo

El rover Perseverance y su compañero el helicóptero, Ingenuity. Crédito de la imagen: NASA/JPL–Caltech/MSSS.

Grandes cantidades de polvo que ayudan a dar al planeta rojo Marte su cielo rosa caramelo están siendo arrastradas a la atmósfera por torbellinos de polvo y ráfagas de viento ocasionales pero poderosas, según ha descubierto el rover Perseverance de la NASA.

«El levantamiento impulsado por ráfagas que Perseverance detectó en el cráter Jezero es el primer evento de levantamiento de polvo realmente definitivo que hemos visto», dijo Claire Newman, autora principal del estudio y una de los cuatro científicos planetarios que conforman una compañía de investigación. llamada Aeolis Research, le dijo a Space.com.

Marte está cubierto de polvo fino con manchas de óxido y las tormentas de polvo regionales y globales pueden elevar grandes cantidades de este polvo a la atmósfera marciana, donde dispersa preferentemente longitudes de onda de luz más rojas, de ahí el color del cielo. Pero mientras que las tormentas de polvo tienden a ser estacionales, en su mayoría coincidiendo con el verano del hemisferio sur del planeta, Marte continúa teniendo cielos polvorientos de color caramelo incluso más allá de la temporada de tormentas de polvo. Esta consistencia significa que debe haber fuentes alternativas y más estables de polvo atmosférico.

Por primera vez, Perseverance ha visto que el polvo se eleva a la atmósfera a través de remolinos de polvo y ráfagas de viento fuertes menos frecuentes. Durante los primeros 216 soles (días marcianos) del rover, el conjunto de instrumentos MEDA (Mars Environment Dynamics Analyzer) de Perseverance detectó en promedio un remolino de polvo que pasaba sobre él por día. 

Los sensores de radiación y polvo de MEDA pueden detectar nubes de polvo levantadas por remolinos de polvo y ráfagas de viento por la forma en que el polvo en el aire dispersa la luz solar, mientras que otros sensores MEDA miden la presión del aire, la temperatura y la velocidad del viento.

«Esta es realmente la primera vez que enviamos estos sensores a Marte que pueden rastrear el polvo y dónde y cuándo se eleva localmente al rover», dijo Newman.

Menos frecuentes que las tolvaneras, pero capaces de levantar aún más polvo, son las fuertes ráfagas de viento diurnas que soplan cuesta arriba. Los remolinos de polvo más grandes detectados por MEDA en el lugar de aterrizaje de Perseverance en el cráter Jezero han tenido unos 890 pies (270 metros) de ancho, pero un evento de viento diurno en particular cubrió un área 10 veces más grande.

Dichos vientos exhiben «variaciones fuertes y turbulencia, que es un comportamiento que corresponde al paso de una gran celda convectiva», dijo Ricardo Hueso, Físico de la Universidad del País Vasco UPV/EHU en el País Vasco de España y coautor de la nueva investigación, dijo a Space.com.

El primer remolino de polvo descubierto por Perseverance en Marte. En promedio, un remolino de polvo pasa sobre el rover por día.
Crédito de la imagen: NASA/JPL–Caltech.

El aire sube a lo largo del borde de las celdas de convección, con los vientos más fuertes en el borde de ataque, donde levantan el polvo y lo envían a la atmósfera, donde absorbe la luz solar y la calienta. 

El calentamiento hace que la atmósfera se expanda, reduciendo la densidad atmosférica. El efecto puede tener consecuencias potenciales para cualquier nave que vuele a través de la atmósfera, ya sea una sonda que entre, descienda y aterrice, o el pequeño helicóptero compañero de Perseverance, Ingenuity, que realiza breves salidas de reconocimiento para el rover.

«La mayor preocupación con respecto a Ingenuity es el cambio en la densidad del aire», dijo Newman. «El helicóptero tiene diferentes configuraciones para diferentes épocas del año porque la densidad atmosférica en Marte cambia mucho en el transcurso de un año».

A pesar del papel de las ráfagas de viento, la mayor fuente de polvo atmosférico siguen siendo las tormentas de polvo, que pueden variar en escala desde tormentas regionales que desaparecen en unos pocos días hasta tormentas que duran meses y envuelven todo el planeta en polvo. Sin embargo, las tormentas por sí solas no son suficientes para mantener permanentemente grandes cantidades de polvo en la atmósfera marciana.

Una tolvanera vista desde arriba por la cámara HiRISE del Mars Reconnaissance Orbiter. La columna mide unos 70 metros (230 pies) de ancho y 20 kilómetros (12 millas) de altura.  Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech/UA.

«Una tormenta de polvo local podría levantar mucho más polvo que los remolinos de polvo y las ráfagas de viento superficiales, pero las tormentas de polvo locales son de corta duración, mientras que los remolinos de polvo y las ráfagas superficiales generan un contenido de polvo sostenido», dijo Hueso. 

También hay indicios de que el levantamiento de polvo no ocurre por igual en todas partes en Marte. El módulo de aterrizaje InSight de la NASA, que aterrizó en Elysium Planitia cerca del ecuador marciano, ha visto pocos eventos de levantamiento de polvo, sin embargo, Elysium Planitia y el cráter Jezero de Perseverance son, a primera vista, dos sitios de aterrizaje bastante similares.

Una diferencia es que el cráter Jezero se encuentra cerca de una de las grandes trayectorias de la tormenta, «así que, en cierto sentido, sabíamos que iba a ser un poco diferente [en términos de polvo]», dijo Newman. «El cráter Jezero es particularmente susceptible a que se levante polvo, y tratar de entender cuál es el equilibrio entre los diferentes eventos de levantamiento de polvo, y también por qué Jezero tiene mucho más levantamiento que el lugar de aterrizaje de InSight es un rompecabezas realmente interesante».

La investigación fue publicada el Miércoles (25 de Mayo) en la revista Science Advances.

Fuente: Space.com.

Artículo original: Perseverance Mars rover figures out how devils and winds fill the Red Planet’s skies with dust‘. Keith Cooper. May 27, 2022.

Material relacionado

El verano es la hora del diablo del polvo en Marte

Izquierda. Los demonios de polvo se forman sobre las cálidas dunas. Luego bailan sobre las llanuras, girando y realizando piruetas y dejando huellas oscuras y conspicuas  mientras el polvo brillante se levanta de la superficie.  Los bucles en las pistas a menudo se pueden usar para discernir la dirección en la que viajan los remolinos de polvo. En algunos casos, una pista sobreimprime claramente la otra. Más información.
Créditos: / NASA JPL – Calthec/ Univesity of Arizona.

Al igual que la Tierra, Marte sufre cambios estacionales debido a su inclinación axial.  El calor del verano en Marte no se puede comparar con el de la Tierra. Pero junto con el calor del verano marciano se produce un aumento de pequeñas tormentas giratorias conocidas como diablos de polvo.

El siguiente artículo revisa el tiempo en Marte y explica el origen de los “demonios de polvo”:

Una pregunta interesante es saber cuántos “demonios de polvo” se producen diariamente en Marte, cuestión que es respondida en el siguiente artículo, que además señala el importante papel del polvo en la atmósfera de Marte, como agente de regulación térmica:

¿Porqué se producen en Marte tormentas de polvo locales siendo que tiene una atmósfera muy fina? Un conjunto de respuestas lo brinda Space Exploration Stack Exchange, un sitio de preguntas y respuestas para operadores de naves espaciales, científicos, ingenieros y entusiastas, en el siguiente artículo:

Simulación de un “Demonio de Polvo”

Large-Eddy Simulation of Dust DevilsCrédito: Institut für Meteorologie und Klimatologie, Leibniz Universität Hannover (LUH).

Marte, un ejemplo extremo en el Sistema Solar: Las tormentas de polvo globales.

El astrofotógrafo Damian Peach combinó una imagen de referencia de Mars Global Surveyor y su propia foto de Marte tomada el 28 de Junio de 2018 para resaltar cómo el polvo ha transformado la apariencia del planeta.
Crédito: NASA / Damian Peach / Sky & Telescope.

Las grandes tormentas de polvo tienen origen en las zonas desérticas de la Tierra. El proceso actual de desertificación que está provocando el cambio climático irá aumentando el área y la intensidad de dichas tormentas.

Como caso extremo en el Sistema Solar, tenemos el ejemplo de Marte, que sufrió un proceso de desertificación en su edad temprana, resultado de la pérdida de su campo magnético, que desencadenó la pérdida de su atmósfera y gran parte del agua.

Traigo como referencia la tormenta de polvo que se desató en Marte a finales de Mayo de 2018, que rápidamente se volvió global, registrada por los rovers Opportunity y Curiosity, como lo documentan los dos siguientes artículos:

¿Cómo se origina el polvo en Marte?

El dióxido de carbono helado podría mantener polvoriento al suelo de Marte.

Las lecturas de temperatura adquiridas desde la órbita muestran que la superficie de Marte se enfría lo suficiente por la noche para permitir que  capas de hielo de dióxido de carbono sólido de hasta varios cientos de micrómetros de espesor se acumulen cerca del ecuador.

Frecuencia de la presencia de heladas de dióxido de carbono (CO2 ) al amanecer en Marte integradas durante más de 1 año. Las frecuencias altas (amarillo) indican que el hielo de CO2  en la superficie está presente en la noche sobre la mayor parte del año, mientras que las zonas azules indican regiones donde el hielo de CO2 raramente está presente. Las regiones donde el hielo de CO2 no se detecta están en gris, (fondo albedo). Varias regiones de latitudes medias son más frecuentemente cubiertas por heladas de CO2  por la noche que las regiones polares, donde las capas están  por lo general ausentes durante  una gran parte del verano y el otoño. Crédito: Piqueux et al.

Gran parte de la discusión en torno a la ciencia en Marte por lo general se centra en la búsqueda de agua. Al igual que la Tierra, Marte tiene casquetes polares, compuestos principalmente de hielo de agua. Sin embargo, en el frío invierno con oscuridad total en uno de los  polos de Marte, el frío es tal que el componente principal de la atmósfera de Marte, el dióxido de carbono (CO2 ), se congela en la superficie, formando una capa sólida.

Un nuevo estudio realizado por Piqueux et al. sugiere que el CO2 sólido, es más común en el resto de la superficie de Marte de lo que se pensaba y toma la forma de CO2 congelado. Su formación cíclica y sublimación podrían mantener polvoriento el suelo del planeta.

Curiosidades

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.

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.

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