Este gráfico muestra cómo varía la cantidad de agua en la atmósfera de Marte según la temporada. Durante las tormentas de polvo globales y regionales, que ocurren durante la primavera y el verano del sur, la cantidad de agua aumenta. Crédito: Universidad de Arizona / Shane Stone / NASA Goddard / Dan Gallagher
Científicos que utilizan un instrumento a bordo NASAes marzo Atmósfera y evolución volátil, o MAVEN, las naves espaciales han descubierto que el vapor de agua cerca de la superficie del Planeta Rojo se eleva más alto en la atmósfera de lo que nadie esperaba. Allí, se destruye fácilmente por partículas de gas cargadas eléctricamente, o iones, y se pierde en el espacio.
Los investigadores dijeron que el fenómeno que descubrieron es uno de varios que han llevado a Marte a perder el equivalente a un océano global de agua hasta cientos de pies (o hasta cientos de metros) de profundidad durante miles de millones de años. Informando sobre su hallazgo el 13 de noviembre de 2020, en la revista Ciencias, los investigadores dijeron que Marte continúa perdiendo agua en la actualidad a medida que el vapor se transporta a grandes altitudes después de sublimarse de los casquetes polares congelados durante las estaciones más cálidas.
“A todos nos sorprendió encontrar agua tan alta en la atmósfera”, dijo Shane W. Stone, estudiante de doctorado en ciencia planetaria en el Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona en Tucson. «Las mediciones que utilizamos solo podrían provenir de MAVEN mientras se eleva a través de la atmósfera de Marte, muy por encima de la superficie del planeta».
Para hacer su descubrimiento, Stone y sus colegas se basaron en datos del espectrómetro de masas de iones y gases neutrales (NGIMS) de MAVEN, que fue desarrollado en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. El espectrómetro de masas inhala aire y separa los iones que lo entendieron por su masa, que es como los científicos los identifican.
Stone y su equipo rastrearon la abundancia de iones de agua en lo alto de Marte durante más de dos años marcianos. Al hacerlo, determinaron que la cantidad de vapor de agua cerca de la parte superior de la atmósfera a unas 93 millas, o 150 kilómetros, sobre la superficie es más alta durante el verano en el hemisferio sur. Durante este tiempo, el planeta está más cerca del Sol y, por lo tanto, más cálido, y es más probable que ocurran tormentas de polvo.
Esta ilustración muestra cómo se pierde agua en Marte normalmente vs. durante tormentas de polvo regionales o globales. Crédito: NASA / Goddard / CI Lab / Adriana Manrique Gutierrez / Krystofer Kim
Las cálidas temperaturas del verano y los fuertes vientos asociados con las tormentas de polvo ayudan a que el vapor de agua llegue a las partes más altas de la atmósfera, donde se puede descomponer fácilmente en oxígeno e hidrógeno. El hidrógeno y el oxígeno luego escapan al espacio. Anteriormente, los científicos pensaban que el vapor de agua estaba atrapado cerca de la superficie marciana como en la Tierra.
«Todo lo que llega a la parte más alta de la atmósfera se destruye, en Marte o en la Tierra», dijo Stone, «porque esta es la parte de la atmósfera que está expuesta a la fuerza total del Sol».
Los investigadores midieron 20 veces más agua de lo habitual durante dos días en junio de 2018, cuando una severa tormenta de polvo global envolvió a Marte (la que puso fuera de servicio al rover Opportunity de la NASA). Stone y sus colegas estimaron que Marte perdió tanta agua en 45 días durante esta tormenta como lo hace normalmente durante todo un año marciano, que dura dos años terrestres.
«Hemos demostrado que las tormentas de polvo interrumpen el ciclo del agua en Marte y empujan las moléculas de agua más arriba en la atmósfera, donde las reacciones químicas pueden liberar sus átomos de hidrógeno, que luego se pierden en el espacio», dijo Paul Mahaffy, director de la División de Exploración del Sistema Solar. en NASA Goddard e investigador principal de NGIMS.
Otros científicos también han descubierto que las tormentas de polvo marcianas pueden elevar el vapor de agua muy por encima de la superficie. Pero nadie se había dado cuenta hasta ahora de que el agua llegaría hasta la cima de la atmósfera. Hay abundantes iones en esta región de la atmósfera que pueden romper las moléculas de agua 10 veces más rápido de lo que se destruyen en niveles inferiores.
“Lo único de este descubrimiento es que nos proporciona una nueva vía que no pensamos que existiera para que el agua escape del entorno marciano”, dijo Mehdi Benna, científico planetario de Goddard y co-investigador del instrumento NGIMS de MAVEN. «Cambiará fundamentalmente nuestras estimaciones de la rapidez con la que se escapa el agua hoy y la rapidez con la que escapó en el pasado».
Referencia: «El escape de hidrógeno de Marte es impulsado por el transporte de agua estacional y por tormentas de polvo» por Shane W. Stone, Roger V. Yelle, Mehdi Benna, Daniel Y. Lo, Meredith K. Elrod y Paul R. Mahaffy, 13 de noviembre de 2020 , Ciencias.
DOI: 10.1126 / science.aba5229
Esta investigación fue financiada por la misión MAVEN. El investigador principal de MAVEN tiene su base en el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de Boulder de la Universidad de Colorado, y la NASA Goddard administra el proyecto MAVEN.