Vastas áreas del cielo marciano emiten a diario, solamente en tres ocasiones, pulsaciones en luz ultravioleta. Este fenómeno solo ocurre en el otoño y la primavera del planeta.
Los pulsos de luz fueron captados por la sonda espacial MAVEN de la NASA y revelan patrones complejos en la circulación de gases de la atmósfera marciana.
«El brillo ultravioleta proviene en su mayor parte de una altitud de unos 70 kilómetros y el punto más brillante tiene unos 1.000 km de diámetro. Es tan brillante en el ultravioleta como la aurora boreal de la Tierra», señaló Zac Milby, investigador del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (LASP) de la Universidad de Colorado, Boulder, Colorado.
Milby es uno de los autores del
nuevo estudio sobre las pulsaciones ultravioletas publicado en la revista Journal of Geophysical Research, Space Physics.
Movimientos atmosféricos
La luz ultravioleta es invisible para el ojo humano pero detectable por instrumentos especializados, como el espectrógrafo de imágenes ultravioletas, Imaging Ultraviolet Spectrograph (IUVS), a bordo de la sonda MAVEN.
«Las imágenes de MAVEN ofrecen nuestras primeras percepciones globales de movimientos atmosféricos en la atmósfera intermedia de Marte, una región crítica donde las corrientes de aire transportan gases entre las capas más bajas y más altas», afirmó Nick Schneider, también del LASP y autor principal del estudio.
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La NASA lanzó la sonda MAVEN en 2013 para estudiar la atmósfera marciana. MAVEN es la sigla en inglés de Mars Atmosphere and Volatile Evolution, Atmósfera y Evolución Volátil de Marte. La palabra «maven» significa además en inglés «experto».
El Dr. Francisco González-Galindo, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC en Granada, España, es coautor del estudio.
«Estas pulsaciones nos dan información sobre un tipo de ondas, llamadas mareas atmosféricas, que se crean en las capas más bajas de la atmósfera y se propagan verticalmente hacia capas más altas. Estas ondas afectan, entre otras magnitudes, a la temperatura y la densidad, que son los parámetros clave para describir la media atmósfera marciana, y de los que no se tiene mucha información», explicó González-Galindo a BBC Mundo.
«Así que estas pulsaciones nos dan información valiosa acerca de una región bastante desconocida».
«Además, observando en qué regiones y estaciones es más brillante esta emisión, podemos tener información acerca de cómo son las corrientes de viento que transportan átomos desde unas regiones de la atmósfera a otras. Estos vientos son extremadamente complicados de medir en Marte, y estas emisiones son una de las pocas maneras en que podemos saber más acerca de ellos», agregó el experto del Instituto de Astrofísica de Andalucía.
Las pulsaciones revelan que la atmósfera media de Marte está influenciada por el patrón diario de calentamiento solar y las perturbaciones de la topografía de las enormes montañas volcánicas de Marte.
«Normalmente no podemos ‘ver’ lo que ocurre a 50 o 70 kilómetros de altura, no vemos nubes que nos permitan estudiar cómo se mueve la atmósfera y ésta es tan ténue y fina que no podemos estudiarla. Sin embargo, esta emisión de luminiscencia ultravioleta permite ver esas capas finas y entender cómo se mueve la atmósfera en esos niveles tan altos«, explicó a BBC Mundo Ricardo Hueso Alonso, quien no participó en este estudio pero también investiga la atmósfera de Marte.
Hueso Alonso, profesor del departamento de física de la Universidad del País Vasco, en España, es parte del equipo del instrumento Visual Monitoring Camera (VMC) de Mars Express, la misión europea que orbita el planeta rojo desde 2003.
Y también forma parte del equipo de la estación meteorológica MEDA de la misión Mars 2020 lanzada el pasado 30 de julio y que aterrizará en Marte el 18 de febrero del 2021.
Cómo se producen las pulsaciones
El aumento del brillo ocurre en sitios en los que vientos verticales transportan los gases hacia regiones de mayor densidad, acelerando las reacciones químicas que crean monóxido de nitrógeno u óxido nítrico y potencian el brillo ultravioleta.
«En Marte el aire está formado sobre todo por dióxido de carbono (CO2) y nitrógeno (N2). La luz del Sol ultravioleta es capaz de romper estas moléculas en la atmósfera superior del planeta a 70-80 km de altura», señaló el profesor Hueso Alonso.
«Los fragmentos dejados incluyen atómos de oxígeno (O) y de nitrógeno (N) que pueden volver a unirse formando una molécula NO (monóxido de nitrógeno) que poco después de formarse emite luz ultravioleta«.
«Como estos átomos están a mucha altura y hay poca presión atmosférica no es fácil que se encuentren, pero en el lado nocturno del planeta las temperaturas más frías hacen que los átomos liberados de día bajen a capas más profundas donde aumenta la presión del aire y los átomos están más cerca. Cuando se encuentran estos átomos libres se forma la luz ultravioleta detectada por MAVEN».
El científico señaló que también se ha encontrado luminiscencia de monóxido de nitrógeno en otros planetas, como Venus.
Y es un fenómeno que ocurre también en la atmósfera terrestre.
«Caracterizando fenómenos parecidos en diferentes planetas podemos conocer mejor qué aspectos concretos determinan las diferencias que vemos en cada uno de estos planetas», agregó Hueso Alonso.
¿Por qué solo tres pulsaciones cada noche?
«Esta es la pregunta más difícil y por lo tanto la más interesante», señaló el profesor Hueso Alonso.
Los investigadores de la atmósfera de Marte sabían desde hace décadas que se iba a encontrar luminiscencia de monóxido de nitrógeno y desde hace tiempo los modelos atmosféricos predecían más o menos las características que podía tener esta luz, señaló el científico.
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El estudio reveló una espiral brillante inesperada en torno al polo marciano. No se conoce la causa de este patrón en espiral.
«Pero no se había predicho la existencia de tres pulsaciones de luz cada noche. La presencia de tres pulsos está relacionada con cómo la atmósfera sube o baja siguiendo patrones formados por ondas atmosféricas».
«Podemos visualizar estas ondas atmosféricas como las olas en el mar que suben y bajan en altamar sin desplazar un barco. Cómo son esas ondas depende de lo que hay por debajo. (Por ejemplo en el mar las olas se comportan de manera muy diferente al llegar a la costa)».
«Las ondas atmosféricas en Marte a 70 km de altura, donde se ve la luz ultravioleta del monóxido de nitrógeno, también dependen de lo que ocurre por debajo y de la presencia de terrenos altos o bajos».
El Dr. González-Galindo señaló a BBC Mundo que «el que haya tres pulsaciones por noche está relacionado con el tipo de onda que domina a esta altura, lo cual viene determinado por su mecanismo de formación y cómo se propaga verticalmente».
«En este caso, las tres pulsaciones están generadas por cómo interacciona la radiaciónsolar que calienta la superficie del planeta con la accidentadaorografía marciana. En otras estaciones y en otras latitudes, otros procesos pueden ser dominantes, y se ha observado por ejemplo que en las regiones polares en vez de tres pulsaciones puede haber una o dos».
Observaciones futuras
El resplandor nocturno marciano fue observado por primera vez por el instrumento SPICAM en la nave Mars Express de la Agencia Espacial Europea.
Sin embargo, si bien SPICAM es capaz de obtener espectros muy precisos, sólo MAVEN, una misión más moderna, tiene instrumentos diseñados para obtener imágenes en ultravioleta.
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Las pulsaciones fueron medidas a una altura de cerca de 70 km por el espectrógrafo de imágenes en ultravioleta de la sonda MAVEN.
Los científicos planean ahora observar las pulsaciones desde otros ángulos.
La nueva perspectiva permitirá comprender los vientos verticales y los cambios de estaciones con más precisión.
Sólo instrumentos como los de la sonda MAVEN podrán captar más imágenes del resplandor.
Los astronautas que tal vez lleguen algún día al planeta rojo no podrán disfrutar del espectáculo de las pulsaciones ultravioletas.
«Desafortunadamente, la composición de la atmósfera de Marte significa que estos puntos brillantes no emiten luz en longitudes de onda visibles que permitan ser vistos por los futuros astronautas de Marte«, señaló Zac Milby.
«Lástima: las manchas brillantes se intensificarían cada noche después de la puesta del sol, y se extenderían por el cielo a 300 kilómetros por hora».
29 septiembre, 2020
Pedro Sánchez, en Bruselas.