El planeta Marte, a pesar de su atmósfera tenue y fría, sigue revelando aspectos fascinantes sobre su clima y composición. Uno de los descubrimientos más intrigantes recientes involucra las nubes de hielo de agua, estructuras tenues que aportan pistas valiosas sobre los ciclos atmosféricos y la posible historia climática del planeta. El Rover Perseverance, actualmente explorando el cráter Jezero, ha ampliado nuestro conocimiento sobre estas nubes gracias a sus avanzados instrumentos científicos, como el sensor Sensor de Radiación y Polvo (RDS) que forma parte del Analizador de Dinámica Ambiental de Marte (MEDA) a cuyo equipo científico pertenece el investigador Daniel Toledo, nuestro invitado en Hablando con Científicos.

Daniel Toledo explica hoy la importancia del agua a lo largo de toda la historia marciana. Las huellas geológicas del planeta hablan de un pasado con agua abundante en estado líquido, que surcaba la superficie de Marte formando ríos y lagos cuyas huellas son visibles en nuestros días. Sin embargo, aquel pasado de rico en agua líquida y con un ambiente agradable desapareció por completo dando paso al desierto árido y estéril que ahora ofrece a las misiones interplanetarias que hasta allí han llegado. En estos momentos las condiciones de presión y temperatura existentes no permiten la existencia de agua líquida sobre la superficie, aunque sí quedan extensiones de hielo de agua y dióxido de carbono en las capas polares.

Una de las preguntas que se hacen los científicos es cómo desapareció el agua que antaño abundaba en Marte. Algunas de las hipótesis que intentan justificar aquella pérdida ponen su punto de mira en la pérdida del campo magnético que, al igual que sucede actualmente en la Tierra, protegía a Marte de las partículas del viento solar. Marte, al ser más pequeño que la Tierra, se enfrió más rápidamente y perdió el campo magnético protector. Como consecuencia, la atmósfera quedó expuesta a las partículas cargas del viento solar que fueron, poco a poco erosionando su atmósfera.

Otro factor importante es el escape de hidrógeno al espacio exterior. La radiación ultravioleta descompone las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno; el hidrógeno, al ser muy ligero, escapa al espacio. No obstante, el agua remanente actualmente en el planeta aún tiene cosas que decir, como lo demuestran los últimos descubrimientos realizados por el Róver Perseverance y su instrumento MEDA.

Marte, al igual que sucede en la Tierra, tiene su eje inclinado y sigue una órbita elíptica alrededor del Sol. Esto permite la existencia de estaciones, aunque, eso sí, de una duración mayor porque el año marciano dura algo menos de dos años terrestres. Así, durante el periodo estival en el hemisferio norte, la radiación solar favorece la sublimación del agua en el polo y la aportación adicional de vapor de agua a la atmósfera, un vapor que eventualmente puede llegar a formar nubes de hielo principalmente a altitudes superiores a los 50 kilómetros, donde las bajas temperaturas permiten que el escaso vapor de agua en la atmósfera marciana se condense. Estas nubes son delgadas y brillantes bajo la luz solar durante el amanecer o el atardecer, similares a los cirros terrestres.

Perseverance ha proporcionado datos clave sobre estas nubes mediante el uso de sus cámaras y sus instrumentos meteorológicos. Las cámaras han capturado imágenes de alta resolución de nubes en movimiento, mientras que los sensores atmosféricos han registrado cambios de temperatura, presión y humedad en su entorno. Esto ha permitido a los científicos estudiar cómo las nubes interactúan con la radiación solar y cómo afectan la dinámica atmosférica.

Uno de los hallazgos más recientes ha sidola marcada disminución en la abundancia de hielo de agua en las capas más altas durante el solsticio de verano del norte. Usando simulaciones de microfísica de nubes se ha podido establecer que el calentamiento de la atmósfera durante el periodo estival aumenta efectivamente la cantidad de agua atrapada en frío en altitudes medias y confina la condensación de hielo de agua a altitudes más bajas. Así, el vapor queda atrapado a altitudes de 35 a 40 km sobre la superficie y frena el flujo de vapor a regiones superiores lo que disminuye la formación de nubes, como ha sido observado con los instrumentos del Perseverance.

Los descubrimientos del Rover Perseverance sobre las nubes de hielo de agua también podrían ofrecer pistas sobre el pasado de Marte. La existencia de estas nubes sugiere que el planeta ha experimentado ciclos atmosféricos similares a los de la Tierra, aunque más débiles. Estudiarlas nos acerca a entender cómo Marte perdió su agua líquida y cómo su atmósfera evolucionó hacia el estado actual.

Os invitamos a escuchar a Daniel Toledo Carrasco investigador en el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) y y miembro científico de la misión Mars 2020

Referencias:

Toledo, D., Rannou, P., Apéstigue, V. et al. Secado de la mesosfera marciana durante el afelio inducido por temperaturas más bajas. Commun Earth Environ 5 , 717 (2024). https://doi.org/10.1038/s43247-024-01878-7