Tormentas de polvo en Marte: un desafío para los ‘rovers’

En junio, el rover Curiosity utilizó su Mast Camera para tomar fotos de la intensa opacidad de la superficie de Marte causada por una gran tormenta de polvo. NASA

Tormentas de polvo en Marte: un desafío para los ‘rovers’

El polvo es uno de los actores principales de la atmósfera de Marte que influye notablemente en su clima. El que está en suspensión en la atmósfera es tan fino que casi podríamos hablar de “humo” de polvo. Este tiene un efecto anti-invernadero en las longitudes de onda solares, pero actúa al contrario en el infrarrojo.

Por lo tanto, un aumento de la cantidad de polvo atmosférico reduce en superficie las temperaturas máximas por el día (reduce el flujo entrante solar), pero aumenta las temperaturas mínimas por la noche (retiene el flujo saliente infrarrojo desde el suelo).

Esto es exactamente lo que está observando la estación meteorológica española REMS a bordo del rover Curiosity: aunque es la época más cálida del año, en solo dos semanas de tormenta (del día marciano –denominado sol– 2073 al 2087) las temperaturas máximas han caído más de 30℃ (han pasado de +7℃ a -28℃) y las mínimas han subido 15℃ (han pasado de -74℃ a -59℃).

Las tormentas regionales de polvo suceden todos los años en Marte cuando la radiación solar incidente en el hemisferio sur alcanza sus niveles más altos (es decir, cuando Marte está más próximo al Sol), justo después del equinoccio de primavera.

La mayor irradiación solar provoca que se produzca una diferencia de temperatura muy fuerte entre el casquete polar sur y la cuenca de impacto Hellas (circulación del tipo “brisa marina”), generando fuertes vientos que favorecen la inyección en la atmósfera del polvo depositado sobre la superficie del planeta rojo.

Este aumento de temperatura derrite el hielo de CO₂ del casquete polar sur, que pasa a la atmósfera en fase gaseosa, engordándola y aumentando su presión considerablemente, lo que favorece también la inyección del polvo en ella.

Esta serie de imágenes muestra un simulación de un cielo marciano oscurecedor que oculta al Sol desde el punto de vista de Opportunity. NASA/JPL-Caltech/TAMU

Ha habido episodios más virulentos

A día de hoy se desconoce qué es lo que produce que estas tormentas regionales de polvo desencadenen una tormenta global de polvo (TGP), que evolucionan rápidamente, en tan solo unos días marcianos, desde el hemisferio sur hasta cubrir los trópicos y el hemisferio norte.

Estas tormentas son el proceso más impredecible de la atmósfera de este planeta. Suceden de media cada 3-5 años marcianos (6-10 años terrestres). En la Tierra también se producen tormentas de polvo regionales pero, a diferencia de Marte, estas no desencadenan nunca una global. El motivo es que nuestro planeta tiene una atmósfera mucho más gruesa y una mayor gravedad que impide que las tormentas regionales de polvo evolucionen a globales.

La tormenta regional marciana de este año, que comenzó el pasado 30 de mayo, ha desencadenado la tan esperada TGP actual, que puede compararse en tamaño con la del año 1977, aunque es más pequeña que su predecesora, que sucedió en 2007 –y a la que el rover Opportunity sobrevivió–.

Por supuesto, también es más pequeña que las de los años 1971 y 2001, que envolvieron el planeta por completo, dejando al descubierto solo las altísimas cimas de los volcanes de la región de Tharsis.

Estudiada por tierra y por aire

En este punto conviene aclarar que una tormenta de polvo marciana, por muy virulenta que sea, jamás podría desplazar instrumentación pesada como la que golpea al astronauta Mark Watney en la novela The Martian. Esto se debe a que la atmósfera marciana es 100 veces más delgada que la terrestre y, aunque se pueden alcanzar vientos en la superficie de 120 km/h durante una tormenta de polvo, sería como una ligera brisa en la Tierra, ya que los procesos dinámicos son 100 veces menos potentes en el planeta rojo.

Para predecir la evolución de un fenómeno de este tipo, los investigadores estudian los cambios de temperatura en las capas medias de la atmósfera marciana, basándose en tormentas anteriores. Parece que, de momento, la actual se encuentra en fase de desarrollo.

El polvo en superficie es inyectado a las capas altas de la atmósfera (hasta los 60 kilómetros de altura). Es precisamente la altura alcanzada por el polvo lo que determinará la duración del fenómeno. Cuanto mayor sea la altura que alcance, más tiempo tardará en precipitar de nuevo a la superficie y más durará la tormenta, proceso que puede durar meses.

Lo que hace realmente única a la actual tormenta de polvo global es que será la primera que se estudie simultáneamente con instrumentación de alta resolución, tanto desde la superficie del planeta rojo –con el rover Curiosity–, como desde su órbita –orbitadores MRO, Mars Odissey, MAVEN, y Mars Express–.

Hibernar con un despertar incierto

Este tipo de fenómenos son especialmente dañinos para los robots que recargan sus baterías con energía solar, como es el caso del rover Opportunity. El polvo en suspensión en la atmósfera obstaculiza la radiación solar incidente, por lo que no puede recargar sus baterías. En estos casos lo que se hace es “hibernar” al vehículo hasta que la tormenta amaine.

La operación en sí no supone ningún riesgo para el rover ya que esta tarea se realiza todos los días al llegar la noche marciana. El problema está que en esta ocasión la “noche” puede durar meses para Opportunity. Para que el rover pueda despertarse después de un periodo tan largo, tanto la electrónica como las baterías deben estar lo suficientemente calientes y los ingenieros de NASA tienen miedo de que sus calentadores no sean capaces de hacerlo debido a las bajas temperaturas de Marte (que pueden descender hasta los -100℃).

Sin embargo, es importante recalcar que, como se ha mencionado anteriormente, el aumento de polvo en la atmósfera aumenta las temperaturas mínimas por la noche, lo que podría salvar la misión. En unas semanas o meses, cuando los cielos marcianos se despejen, saldremos de dudas.

Afortunadamente, al otro lado del planeta, el rover Curiosity funciona con una batería de energía nuclear y apenas se ve afectado por esta tormenta. El único efecto negativo que sufre es que sus cámaras necesitan más tiempo de exposición para tomar imágenes.