¿Cómo es estar en la superficie de Marte o Venus? ¿O incluso más lejos, como en Plutón o en la luna de Saturno, Titán?

Esta curiosidad ha impulsado los avances en la exploración espacial desde que se lanzó el Sputnik 1 hace 65 años. Pero solo estamos comenzando a arañar la superficie de lo que se puede conocer sobre otros cuerpos planetarios en el Sistema Solar.

Nuestro nuevo estudio, publicado hoy en Nature Astronomy , muestra cómo algunos candidatos poco probables, a saber, las dunas de arena, pueden proporcionar información sobre el clima y las condiciones que podría experimentar si estuviera parado en un cuerpo planetario lejano.

¿Qué hay en un grano de arena?

El poeta inglés William Blake se preguntó qué significa "ver un mundo en un grano de arena".

En nuestra investigación, tomamos esto literalmente. La idea era utilizar la mera presencia de dunas de arena para comprender qué condiciones existen en la superficie de un mundo.

Para que las dunas existan, hay un par de criterios "Ricitos de oro" que deben cumplirse. El primero es un suministro de granos erosionables pero duraderos. También debe haber vientos lo suficientemente rápidos como para hacer que esos granos salten por el suelo, pero no lo suficientemente rápido como para llevarlos a la atmósfera.

Hasta ahora, la medición directa de vientos y sedimentos solo ha sido posible en la Tierra y Marte. Sin embargo, hemos observado características de sedimentos arrastrados por el viento en muchos otros cuerpos (e incluso cometas) por satélite. La sola presencia de tales dunas en estos cuerpos implica que se cumplen las condiciones de Ricitos de Oro.

Nuestro trabajo se centró en Venus, la Tierra, Marte, Titán, Tritón (la luna más grande de Neptuno) y Plutón. Los debates no resueltos sobre estos cuerpos se han prolongado durante décadas.

¿Cómo cuadramos las características aparentes arrastradas por el viento en las superficies de Tritón y Plutón con sus atmósferas delgadas y tenues? ¿Por qué vemos una actividad tan prolífica de arena y polvo en Marte, a pesar de medir vientos que parecen demasiado débiles para sostenerla?

¿Y la atmósfera espesa y sofocantemente caliente de Venus mueve la arena de manera similar a como se mueve el aire o el agua en la Tierra?

Promoviendo el debate

Nuestro estudio ofrece predicciones sobre los vientos necesarios para mover los sedimentos en estos cuerpos y la facilidad con que esos sedimentos se romperían en esos vientos.

Construimos estas predicciones juntando los resultados de una serie de otros trabajos de investigación y probándolos con todos los datos experimentales que pudimos tener en nuestras manos.

Luego aplicamos las teorías a cada uno de los seis cuerpos, basándonos en mediciones de telescopios y satélites de variables que incluyen la gravedad, la composición atmosférica, la temperatura de la superficie y la fuerza de los sedimentos.

Los estudios anteriores al nuestro han analizado el umbral de velocidad del viento requerido para mover la arena o la fuerza de varias partículas de sedimento. Nuestro trabajo los combinó, observando la facilidad con la que las partículas podrían romperse en el clima que transporta arena en estos cuerpos.

Por ejemplo, sabemos que el ecuador de Titán tiene dunas de arena, pero no estamos seguros de qué sedimento rodea el ecuador. ¿Es pura neblina orgánica que cae de la atmósfera o está mezclada con hielo más denso?

Resultó que descubrimos que los agregados sueltos de neblina orgánica se desintegrarían al colisionar si fueran arrastrados por los vientos en el ecuador de Titán.

Esto implica que las dunas de Titán probablemente no estén hechas de neblina puramente orgánica. Para construir una duna, el sedimento debe ser arrastrado por el viento durante mucho tiempo (algunas de las arenas de las dunas de la Tierra tienen un millón de años).

También encontramos que las velocidades del viento tendrían que ser excesivamente rápidas en Plutón para transportar metano o hielo de nitrógeno (que es lo que se suponía que eran los sedimentos de las dunas de Plutón). Esto pone en duda si las "dunas" en la llanura de Plutón, Sputnik Planitia, son dunas en absoluto.

En cambio, pueden ser ondas de sublimación. Estos son accidentes geográficos similares a dunas hechos de la sublimación del material, en lugar de la erosión de los sedimentos (como los que se ven en el casquete polar norte de Marte).

Nuestros resultados para Marte sugieren que se genera más polvo a partir del transporte de arena arrastrado por el viento en Marte que en la Tierra. Esto sugiere que nuestros modelos de la atmósfera marciana pueden no estar capturando de manera efectiva los fuertes vientos "katabáticos" de Marte, que son ráfagas frías que soplan cuesta abajo por la noche.

Potencial para la exploración espacial

Este estudio llega en una etapa interesante de la exploración espacial.

Para Marte, tenemos una relativa abundancia de observaciones; cinco agencias espaciales están realizando misiones activas en órbita o in situ. Estudios como el nuestro ayudan a informar los objetivos de estas misiones y los caminos tomados por rovers como Perseverance y Zhurong.

En los confines del Sistema Solar, Tritón no ha sido observado en detalle desde el sobrevuelo de la Voyager 2 de la NASA en 1989. Actualmente hay una propuesta de misión que, de ser seleccionada, tendría una sonda lanzada en 2031 para estudiar Tritón, antes de aniquilarse a sí misma. volando hacia la atmósfera de Neptuno.

Las misiones planificadas a Venus y Titán en la próxima década revolucionarán nuestra comprensión de estos dos. La misión Dragonfly de la NASA, programada para abandonar la Tierra en 2027 y llegar a Titán en 2034, aterrizará un helicóptero sin tripulación en las dunas de la luna.

Plutón fue observado durante un sobrevuelo en 2015 de la misión New Horizons de la NASA, pero no hay planes para regresar. + Explora más

Uso de dunas para interpretar el viento en Marte

Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.