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Cuando la luz del sol llega a Marte, calienta la superficie, que luego emite radiación infrarroja al espacio. Los gases de efecto invernadero, principalmente CO₂, son transparentes a la luz visible pero absorben los infrarrojos, creando una capa que evita que el calor se escape. El resultado es un calentamiento sutil que, en la Tierra, eleva las temperaturas en unos 33°C (93°F).
La atmósfera de Marte está dominada por dióxido de carbono (más del 95% en volumen). El resto es principalmente nitrógeno, argón, oxígeno y trazas de monóxido de carbono. Aunque el CO₂ es un eficaz agente de efecto invernadero, la delgadez del aire marciano (aproximadamente el 1 % de la presión atmosférica de la Tierra) significa que el efecto invernadero es extremadamente débil.
En 1971, la misión Mariner9 observó un espectacular aumento de temperatura durante una tormenta de polvo en todo el planeta, lo que demuestra que la carga de aerosoles a corto plazo puede atrapar temporalmente el calor. El astrónomo CarlSagan señaló que, en las condiciones adecuadas, ese calentamiento podría derretir los casquetes polares. Las nubes de CO₂ que se forman cuando el planeta se calienta espesarían la atmósfera, creando potencialmente un circuito de retroalimentación que elevaría aún más las temperaturas de la superficie. Algunos investigadores especulan que es posible que hayan ocurrido episodios similares hace miles de millones de años, lo que posiblemente haya sustentado un clima más cálido en la historia temprana de Marte.
Dado el débil efecto invernadero actual, los científicos están explorando formas de calentar Marte artificialmente. Una propuesta es liberar CO₂ adicional de los casquetes polares para espesar la atmósfera, amplificando así el calentamiento del efecto invernadero. La cantidad exacta necesaria es incierta porque la reserva total de CO₂ en los casquetes sigue estando poco limitada. Las ideas alternativas incluyen la inyección de potentes gases de efecto invernadero como los perfluorocarbonos (PFC), que tienen un mayor potencial de calentamiento global que el CO₂ pero que necesitarían ser entregados en grandes cantidades.
