El equipo del programa MEDA, liderado por España, reconstruye el comportamiento de la atmósfera en el planeta rojo tras un año marciano
La información del tiempo es fundamental en cualquier planificación cotidiana, desde en el día a día hasta en cualquier viaje. Si este último es a Marte y con una expectativa de años de investigación, los datos del comportamiento de la tenue atmósfera marciana son críticos. El Perseverance, el vehículo autónomo de la NASA que deambula por el planeta rojo desde el 18 de febrero de 2021, incluye el MEDA (Mars Environmental Dynamics Analyzer o Analizador de Dinámicas Ambientales de Marte), un programa con un complejo sistema de instrumentos diseñado por un equipo internacional de siete países y liderado por el Centro de Astrobiología español (CAB-CSIC-INTA), que ha recopilado ya 2.500 imágenes y más de 10.000 horas de datos de presiones, temperaturas, vientos, humedad y composición y comportamiento de la atmósfera. El equipo ha analizado en Sevilla, sede la Agencia Espacial Española, los desafíos y amenazas de una misión fundamental para explorar el planeta, así como la información que muestra cómo es el tiempo en Marte.
Desde su aterrizaje hace un año marciano (equivalente a dos terrestres), MEDA no ha dejado de trabajar, a pesar de los vientos de más de 100 kilómetros por hora y tormentas capaces de cubrir toda la superficie del planeta. “Medimos sistemáticamente. Hacemos una monitorización permanente de todos los parámetros ambientales”, explica José Antonio Rodríguez Manfredi, investigador principal del MEDA y director del Grupo de Instrumentación Espacial en el Centro de Astrobiología.
Los resultados iniciales fueron recogidos por Nature Geoscience el pasado enero. Este mes, los investigadores han actualizado los datos obtenidos después de centenares de soles marcianos (días) a iniciativa de la Agencia Espacial Española, el Instituto de Microelectrónica de Sevilla (centro mixto US-CSIC) y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial.
Polvo. Rodríguez Manfredi explica que es “el elemento principal en la dinámica atmosférica” de Marte, donde se registra un ciclo global y permanente de partículas en suspensión. Y también es uno de los desafíos del MEDA. “Nos termina afectando a los equipos, pero teníamos previstos mecanismos para mitigar el impacto”, aclara. Protectores especiales y mecanismos de barrido magnéticos son algunos de ellos, así como la redundancia de equipos para completar y corregir los datos defectuosos que pueda arrojar un sensor específico.
Celdas. La investigación española ha permitido observar patrones globales de circulación atmosférica (celdas) que determinan el tiempo marciano, como en la Tierra los sistemas convectivos que hacen circular el calor. Y también los comportamientos locales en el cráter Jezero, la gran cuenca que explora el Perseverance y que fue formada por el impacto de un meteorito hace unos 3.500 millones de años y albergó un enorme lago del que fluía un río. “Esos afectan a los parámetros ambientales, en algunos aspectos, más que la circulación global”, precisa el investigador.
El estudio de esa relación entre esa micrometeorología local y la global es uno de los grandes logros de MEDA. “Proporciona mediciones meteorológicas de alta precisión que permiten caracterizar, por primera vez, la atmósfera marciana a partir de escalas locales a distancias de unos pocos metros, así como a escala global del planeta mediante la recopilación de información sobre lo que está sucediendo a miles de kilómetros de distancia. Todo ello permitirá comprender mejor el clima marciano y mejorar los modelos predictivos que utilizamos”, afirma Agustín Sánchez-Lavega, profesor de la Facultad de Ingeniería – Bilbao (EIB) y coinvestigador de la misión Mars 2020.
Halos extraterrestres. El equipo liderado por España ha percibido también, por primera vez, un halo extraterrestre. El halo que se percibe en la Tierra lo causan las partículas de hielo en suspensión en la troposfera al refractar la luz y generar un espectro de colores alrededor del Sol o la Luna. “Nunca se había visto en otro planeta y ha sido tremendamente interesante”, resalta Rodríguez Manfredi.
Nubes. Daniel Toledo, investigador del equipo del instrumento MEDA en el Departamento de Cargas Útiles de INTA, resalta en una nota del CSIC que el “descubrimiento del halo proporciona información clave acerca de las propiedades de las nubes en Marte”. A pesar de la presencia de hielo y de movimientos de nubes, no se han detectado precipitaciones como las entendemos en la Tierra. “Aunque hay agua, vapor y nubes, las condiciones de bajas temperaturas (unos 50 grados bajo cero en la zona de Jezero) y presiones (6,1 milibares de media frente a los 1.013 de la Tierra) hacen que no pueda precipitar en forma de agua. Siendo un poquito generoso, con condiciones muy concretas, esas nubes pueden precipitar en forma de hielo”.
Hielo. Esa agua no es aprovechable por futuros asentamientos humanos. Es más fácil recurrir al hielo del subsuelo. Pero no el de los polos, donde, según explica el investigador principal del equipo, las condiciones de temperatura (hasta -140 grados) y radiación son tan extremas que hacen esas zonas inhabitables. El refugio para humanos en el futuro se encuentra en el ecuador del planeta, donde en verano se puede llegar a una máxima de entre dos y siete grados positivos. Pero cualquier salida al exterior está limitada, ya que la tenue atmósfera (un 1% de la terrestre) no protege de la radiación solar.
Estaciones. MEDA ha observado cuatro, similares a las terrestres, pero en condiciones marcianas. Y como en nuestro planeta, hay fenómenos que las marcan, como las tormentas. “Sería importante poder predecirlas ante futuras misiones tripuladas”, explica Rodríguez Manfredi. También será importante su predicción ante el futuro aterrizaje de la misión de rescate de las muestras recogidas por el Perseverance.
Tormentas. Son locales, que suelen durar hasta siete días y con fenómenos que denominan “diablos de polvo”, y globales, capaces de cubrir todo el planeta durante semanas: “Todo queda cubierto como si fuera por un velo de polvo que luego se asienta”. El efecto es parecido al ocasionado por la calima saharaui que ocasionalmente cubre gran parte de España.
Viento. Se han llegado a registrar ráfagas de 25 y 30 metros por segundo (unos 100 kilómetros por hora). Pero Marte aporta una sorpresa en cuanto a la percepción de las rachas. “Si estuvieras en Marte y te pudieras quitar el casco para sentir el viento en tu cara, esa ráfaga de kilómetros por hora, que aquí sería bastante fuerte, se percibiría como una pequeña brisa. La atmósfera es muy tenue y el aire es muy poco denso. Eso hace que, aunque el viento sea muy fuerte, la capacidad de arrastre es mucho menor”, explica Rodríguez Manfredi, quien recurre a un ejemplo terrestre para explicarlo: es como el movimiento rápido de un brazo en el aire terrestre y en una piscina. La resistencia es mayor en el agua.
Presión. Ese polvo clave en la atmósfera marciana también determina la presión. Rodríguez Manfredi explica: “Si hay mucho, cuando el sol lo calienta, hace que la temperatura cambie y esa masa tiende a subir, como si estuvieran tirando de ella hacia arriba”. Es una de las razones de los remolinos, que pueden llegar a ser gigantes. “La presión y la temperatura siguen el ciclo diario de la insolación, muy influenciado por la cantidad de polvo y la presencia de nubes en la atmósfera”, señala Sánchez-Lavega
Remolinos. “Son más abundantes en Jezero que en cualquier otro lugar de Marte y pueden ser muy grandes, superando los 100 metros de diámetro. Con MEDA hemos podido caracterizar no solo sus aspectos generales (tamaño y abundancia) sino también desentrañar cómo funcionan estos torbellinos”, afirma Ricardo Hueso, profesor de la Escuela de Ingeniería de Bilbao (BEI) tras la publicación de resultados en Nature Geoscience.
La reunión de Sevilla ha servido también para analizar la estrategia futura. El MEDA es parte de un complejo programa de exploración que depende del Perseverance y los dispositivos asociados. La clave del éxito de la misión es su supervivencia hasta que un vehículo recoja las muestras obtenidas hasta ahora. Por esta razón, la estrategia común es mantener todos los dispositivos a salvo y evitar exploraciones que los pongan en peligro. En ese equilibrio entre la ansiedad de exploración, los costes y la cautela también se tiene que mover la estrategia del equipo meteorológico marciano.
