Movimiento del vapor de agua en la atmósfera marciana (clic en la imagen para ver animación). Crédito: ESA/AOES Medialab.
A pesar de que numerosas naves espaciales han visitado Marte durante el último medio siglo, se han realizado muy pocas medidas directas de la estructura vertical de la atmósfera del planeta. Debido a que la mayoría de los instrumentos de la nave han observado hacia la superficie, sólo ha sido posible inferir la distribución horizontal de gases en la atmósfera, dejando casi sin explorar la cuestión de cómo se mezcla el vapor de agua en la atmósfera.
Esta falta de mediciones directas ha significado que las descripciones de la distribución vertical del vapor de agua –un factor clave en el estudio del ciclo hidrológico de Marte- se basen generalmente en modelos climáticos globales.
Esta brecha en los datos ha sido ahora abordada por el espectrómetro de imágenes SPICAM (Espectroscopio para la Investigación de las Características de la Atmósfera de Marte) de la nave Mars Express de la ESA.
El instrumento puede utilizarse en el modo de ocultación, cuando estudia la luz del Sol que ha pasado a través de la atmósfera del planeta justo después del amanecer o antes del atardecer. Las mediciones pueden ser analizadas para generar perfiles verticales de concentración para varios componentes atmosféricos, incluyendo el vapor de agua.
Los sorprendentes nuevos resultados, basados en datos obtenidos por SPICAM durante la primavera y el verano del norte, indican que la distribución vertical del vapor de agua en la atmósfera marciana es muy diferente de lo que se suponía anteriormente.
En un artículo de la revista Science, un equipo internacional dirigido por Luca Maltagliati del Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS) en Guyancourt, Francia, describe las observaciones de SPICAM en longitudes de onda infrarrojas que, por primera vez, proporcionan pruebas de la existencia vapor de agua sobresaturado en Marte.
Sobresaturación
La atmósfera de Marte tiene 10.000 veces menos vapor de agua que la de la Tierra. Sin embargo, el vapor de agua es un gas de traza muy dinámico, y uno de los componentes de la atmósfera de Marte más variable dependiendo de la estación.
En condiciones normales en la Tierra, el vapor de agua se condensa alrededor de diminutas partículas de polvo o de aerosol o sales cuando la temperatura atmosférica desciende por debajo de un cierto “punto de rocío”. Se dice entonces que la atmósfera está “saturada”, ya que no puede mantener más la humedad a esa temperatura y presión. Cualquier exceso de vapor de agua sobre el “punto de rocío” normalmente se condensará para formar gotitas o cristales de hielo.
Sin embargo, la sobresaturación puede ocurrir cuando parte del vapor de agua permanece en la atmósfera, en lugar de condensarse o congelarse. Cuando los núcleos de condensación (se supone que en Marte son aerosoles de polvo) son muy raros, se impide la condensación, dejando grandes cantidades de exceso de vapor.
Hasta ahora, se asumía que tal sobresaturación no podía darse en la fría atmósfera de Marte: cualquier vapor de agua por encima de la saturación se esperaba que se convirtiera inmediatamente en hielo. Sin embargo, los datos de SPICAM han revelado que se produce sobresaturación con frecuencia en la atmósfera media –a altitudes de hasta 50 km sobre la superficie- durante la temporada del afelio, el período en el que Marte está cerca de su punto más alejado del sol.
Se encontraron niveles extremadamente altos de sobresaturación en Marte, hasta 10 veces mayores que los encontrados en la Tierra. Claramente, hay mucho más vapor de agua en la atmósfera superior de Marte de lo que nadie imaginaba. Parece que los modelos anteriores han subestimado mucho las cantidades de vapor de agua a alturas de 20-50 km, con hasta 10 a 100 veces más agua de lo esperado a esta altura.
“La distribución vertical del vapor de agua es un factor clave en el estudio del ciclo hidrológico de Marte, y el viejo paradigma de que está principalmente controlado por la física de la saturación necesita ser revisado”, dice Luca Maltagliati. “Nuestro hallazgo tiene importantes implicaciones para la comprensión el clima global del planeta y el transporte de agua de un hemisferio a otro”.
“Los datos sugieren que se está llevando mucho más vapor de agua a la suficiente altura en la atmósfera como para verse afectado por la fotodisociación”, agrega Franck Montmessin, también de LATMOS, quien es el investigador principal de SPICAM y coautor del artículo.
“La radiación solar puede dividir las moléculas de agua en átomos de oxígeno e hidrógeno, que pueden escapar al espacio. Esto tiene implicaciones para el ritmo al que se pierde el agua del planeta y para la evolución a largo plazo de la superficie marciana y su atmósfera”.
El nuevo artículo analiza los datos obtenidos por SPICAM cuando la atmósfera de Marte está relativamente libre de polvo. La ausencia de polvo permite al instrumento medir el perfil vertical a menos de 10 km de la superficie del planeta. Es probable que los niveles de sobresaturación caigan en picado en el verano austral, cuando las tormentas de polvo inyectan grandes cantidades de aerosoles en la atmósfera, aumentando el suministro de núcleos de condensación.
Fuente: Cosmo Noticias - ESA
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