Hace miles de millones de años, Marte podría haber tenido este aspecto con un océano que cubría parte de su superficie. Crédito:NASA / GSFC
Aproximadamente cada dos años terrestres, cuando es verano en el hemisferio sur de Marte, Se abre una ventana:solo en esta temporada el vapor de agua puede elevarse de manera eficiente desde la atmósfera marciana inferior a la superior. Allí, los vientos llevan el gas raro al polo norte. Mientras que parte del vapor de agua se descompone y se escapa al espacio, el resto vuelve a hundirse cerca de los polos. Investigadores del Instituto de Física y Tecnología de Moscú y del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar (MPS) en Alemania describen este inusual ciclo del agua marciana en un número actual de la Cartas de investigación geofísica . Sus simulaciones por computadora muestran cómo el vapor de agua supera la barrera del aire frío en la atmósfera media de Marte y alcanza las capas atmosféricas más altas. Esto podría explicar por qué Marte, a diferencia de la Tierra, ha perdido la mayor parte de su agua.
Hace miles de millones de años, Marte era un planeta rico en agua con ríos, e incluso un océano. Desde entonces, nuestro planeta vecino ha cambiado drásticamente. Hoy dia, sólo existen pequeñas cantidades de agua congelada en el suelo; en la atmósfera, el vapor de agua se produce solo en trazas. Considerándolo todo, el planeta puede haber perdido al menos el 80 por ciento de su agua original. En la atmósfera superior de Marte, La radiación ultravioleta del sol divide las moléculas de agua en hidrógeno (H) y radicales hidroxilo (OH). El hidrógeno escapó de allí irremediablemente al espacio. Las mediciones realizadas por sondas espaciales y telescopios espaciales muestran que incluso hoy, el agua todavía se pierde de esta manera. Pero, ¿cómo es esto posible? La capa media de la atmósfera de Marte, como la tropopausa de la Tierra, en realidad debería detener el aumento de gas. Después de todo, esta región suele ser tan fría que el vapor de agua se convertiría en hielo. ¿Cómo llega el vapor de agua marciano a las capas superiores de aire?
En sus simulaciones actuales, los investigadores rusos y alemanes encuentran un mecanismo previamente desconocido que recuerda a una especie de bomba. Su modelo describe exhaustivamente los flujos en toda la envoltura de gas que rodea a Marte desde la superficie hasta una altitud de 160 kilómetros. Los cálculos muestran que la atmósfera media normalmente helada se vuelve permeable al vapor de agua dos veces al día, pero solo en una determinada ubicación, y en una determinada época del año.
Distribución vertical de vapor de agua en Marte durante el curso de un año de Marte, aquí se muestra a las 3 am hora local. Solo cuando es verano en el hemisferio sur, el vapor de agua puede alcanzar las capas atmosféricas más altas. Crédito:GPL, Shaposhnikov et al .:Bomba de "agua" estacional en la atmósfera de Marte:transporte vertical a la termosfera
La órbita de Marte juega un papel decisivo en esto. Su camino alrededor del sol que dura unos dos años terrestres, es mucho más elíptica que la de nuestro planeta. En el punto más cercano al sol (que coincide aproximadamente con el verano del hemisferio sur), Marte está aproximadamente 42 millones de kilómetros más cerca del sol que en su punto más lejano. Por tanto, el verano en el hemisferio sur es notablemente más cálido que el verano en el hemisferio norte.
"Cuando es verano en el hemisferio sur, a determinadas horas del día, El vapor de agua puede elevarse localmente con masas de aire más cálidas y alcanzar la atmósfera superior. "dice Paul Hartogh de MPS, resumiendo los resultados del nuevo estudio. En las capas atmosféricas superiores, los flujos de aire llevan el gas a lo largo de las longitudes hasta el polo norte, donde se enfría y se hunde de nuevo. Sin embargo, parte del vapor de agua escapa de este ciclo:bajo la influencia de la radiación solar, las moléculas de agua se desintegran y el hidrógeno se escapa al espacio.
Otra peculiaridad marciana puede fortalecer este ciclo hidrológico inusual:enormes tormentas de polvo que se extienden por todo el planeta y afligen repetidamente a Marte a intervalos de varios años. Las últimas tormentas de este tipo ocurrieron en 2018 y 2007 y fueron documentadas exhaustivamente por sondas espaciales que orbitan alrededor de Marte. "Las cantidades de polvo que se arremolinan a través de la atmósfera durante una tormenta de este tipo facilitan el transporte de vapor de agua a las capas altas de aire, "dice Alexander Medvedev de MPS.
Tiempo y otra vez, El polvo marciano se extiende por todo el planeta, como aquí en junio de 2018. La imagen fue tomada del rover Curiosity de la NASA. Las tormentas de este tipo pueden facilitar el transporte de agua a la atmósfera superior de Marte. Crédito:NASA
Los investigadores calcularon que durante la tormenta de polvo de 2007, El doble de vapor de agua llegó a la atmósfera superior que durante un verano sin tormentas en el hemisferio sur. Dado que las partículas de polvo absorben la luz solar y, por lo tanto, se calientan, las temperaturas en toda la atmósfera aumentan hasta 30 grados. "Nuestro modelo muestra con una precisión sin precedentes cómo el polvo en la atmósfera afecta los procesos microfísicos involucrados en la transformación del hielo en vapor de agua, "explica Dmitry Shaposhnikov del Instituto de Física y Tecnología de Moscú, primer autor del nuevo estudio.
"Aparentemente, la atmósfera marciana es más permeable al vapor de agua que la de la Tierra, Hartogh concluye:"El nuevo ciclo estacional del agua que se ha descubierto contribuye enormemente a la continua pérdida de agua de Marte".
