Los científicos encuentran un nuevo ciclo periódico del agua en Marte

Vista orbital: corrientes de vapor de agua que salen de Marte & apos; atmósfera.

Concepto artístico de las moléculas de vapor de agua expulsadas al espacio desde Marte. Los científicos han descubierto un nuevo ciclo del agua en el planeta, en el que el vapor de agua puede transportarse a la atmósfera superior e incluso a veces escapar al espacio. Imagen víaNASA / GSFC / CU / LASP.

Los científicos han descubierto un nuevo tipo de ciclo del agua en Marte, lo cual es un poco sorprendente dada la escasez generalmente severa de agua en el planeta. Según un nuevo estudio, el vapor de agua se eleva desde la atmósfera inferior a la atmósfera superior de Marte, y parte de él incluso escapa al espacio, pero esto solo puede suceder en condiciones muy limitadas. Este hallazgo también puede ayudar a explicar cómo Marte perdió la mayor parte de su agua hace miles de millones de años.

Los nuevos e intrigantes resultados fueronpublicadoen el número actual de larevisado por paresdiarioCartas de investigación geofísicael 16 de abril de 2019, por investigadores del Instituto de Física y Tecnología de Moscú (MIPT) y el Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar (MPS) en Alemania.

Las simulaciones por computadora mostraron que, sorprendentemente, el vapor de agua puede elevarse desde la atmósfera inferior y pasar a través de la atmósfera media más fría hacia la atmósfera superior, pero solo bajo ciertas circunstancias. Este movimiento único de vapor de agua ocurre aproximadamente cada dos años, durante el verano en el hemisferio sur. Parte del vapor de agua es transportado por los vientos al polo norte, mientras que el resto se descompone y se escapa al espacio. Esta podría ser la forma en que Marte también perdió la mayor parte de su vapor de agua en el pasado distante.

Distribución codificada por colores del vapor de agua en Mars & apos; atmósfera a lo largo del tiempo.

Distribución vertical de vapor de agua en Marte durante el transcurso de un año de Marte, a las 3 a.m. hora local. El vapor de agua solo puede alcanzar las capas atmosféricas más altas cuando es verano en el hemisferio sur de Marte. Imagen vía GPL /Shaposhnikov y col..

Entonces, ¿cómo puede el vapor de agua atravesar la barrera fría en la atmósfera intermedia? Los investigadores creen que hay un mecanismo previamente desconocido en funcionamiento, que actúa como una bomba. La atmósfera media es normalmente muy fría, lo que dificulta el paso del vapor de agua. Pero dos veces al día, y solo en un lugar determinado y en una época determinada del año, esa barrera se vuelve más permeable. En esos momentos, el vapor de agua puede colarse a través de la atmósfera media y entrar en la atmósfera superior.

El vapor de agua se enfría en la atmósfera superior, donde parte de él encuentra su camino hacia el polo norte y se hunde nuevamente hacia abajo. Pero algunas de las moléculas de agua se desintegran porradiación solaren esas alturas extremas, y escapar al espacio.



La órbita de Marte es un factor clave en el funcionamiento de este proceso. Su órbita es aproximadamente el doble que la de la Tierra, dos años y mucho más elíptica. Es verano en el hemisferio sur de Marte cuando el planeta está más cerca del sol, unos 26 millones de millas (42 millones de km) más cerca que en su punto más lejano, y las temperaturas de verano en el hemisferio sur de Marte son, por lo tanto, significativamente más cálidas que las temperaturas de verano en su hemisferio norte. Esto facilita que el vapor de agua se eleve a través de la atmósfera en ese momento. De acuerdo aPaul Hartoghde MPS:

Cuando es verano en el hemisferio sur, en ciertos momentos del día, el vapor de agua puede elevarse localmente con masas de aire más cálidas y alcanzar la atmósfera superior.

Línea ondulante de polvo a través del paisaje marciano.

Las tormentas de polvo de Marte, como esta vista por elMars Expressorbitador en abril de 2018 en elUtopía Planitiaregión, también puede transportar vapor de agua hacia la atmósfera. Imagen vía ESA / DLR / FU Berlin.

Esto, combinado con el mecanismo de la bomba, significa que durante esos momentos relativamente breves, el vapor de agua puede ascender a través de la atmósfera, incluso al espacio. Pero también hay otro proceso que puede ayudar con esto: las tormentas de polvo. Las tormentas de polvo en Marte pueden ser monstruos, inclusorodeando todo el planetaalgunas veces. Las partículas de polvo se calientan y pueden aumentar la temperatura atmosférica hasta en 30 grados. El polvo también puede elevar el vapor de agua a la atmósfera, como lo señalaAlexander Medvedevde MPS:

Las cantidades de polvo que se arremolinan en la atmósfera durante una tormenta de este tipo facilitan el transporte de vapor de agua a las capas altas de aire.

Una gran tormenta de polvo ocurrió en 2007, y los investigadores calcularon que arrojó aproximadamente el doble de vapor a la atmósfera superior de lo que ocurriría normalmente. Como explicado porDmitry Shaposhnikovde MIPT, primer autor del nuevo estudio:

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.

Como también comentó Hartogh:

Aparentemente, la atmósfera marciana es más permeable al vapor de agua que la de la Tierra. El nuevo ciclo estacional del agua que se ha descubierto contribuye enormemente a la continua pérdida de agua de Marte.

Marte con grandes áreas azules en casi la mitad del planeta.

El concepto artístico de cómo podría haber sido Marte con un océano antiguo en su hemisferio norte; algunos científicos creen que este océano de Marte podría haber existido alguna vez. Hoy, Marte es un mundo seco y frío con hielo sobre y debajo de la superficie, con muy poco vapor de agua en su atmósfera. Imagen vía NASA / GSFC.

La atmósfera marciana también es ahora tan delgada que no puede retener casi tanto vapor de agua como solía hacerlo hace unos pocos miles de millones de años. E incluso hoy, parece que cualquier vapor que haya puede, a veces, escapar fácilmente al espacio. Los científicos también piensan que la atmósfera de Marte en general fue una vez mucho más espesa de lo que es ahora, lo que podría haber retenido mucho más vapor de agua, como lo hace la Tierra hoy. La lluvia, los ríos y los lagos eran posibles en este momento, y tal vez incluso unocéano en el hemisferio norte, como piensan ahora algunos científicos. Ahora es principalmente hielo sobre y debajo de la superficie, con alguna evidencia delagos de agua líquida más profundoy mucho menos vapor de agua. Cómo cambió Marte tanto ha sido durante mucho tiempo un misterio para los científicos, pero ahora, gracias a estudios como este, los investigadores finalmente están aprendiendo cómo el planeta cambió de un mundo más parecido a la Tierra al desierto frío y seco que vemos hoy.

En pocas palabras: a Marte no le queda mucha agua, aparte del hielo y algo de agua líquida en las profundidades, perolo hacetodavía tienen un ciclo activo del agua en la atmósfera. Este nuevo estudio no solo muestra cómo funciona el ciclo, sino que también podría ayudar a explicar por qué Marte perdió la mayor parte de su vapor de agua, y la atmósfera en general, en primer lugar.

Fuente: 'Bomba' de agua estacional en la atmósfera de Marte: transporte vertical a la termosfera

Via Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar