Remolinos de polvo revelan sorprendentes vientos furiosos en Marte

Por Ashley Strickland, CNN

Veinte años de imágenes captadas por dos naves que orbitan Marte han revelado vientos furiosos en el planeta rojo.

El viento en el árido planeta sería invisible si no fuera por el icónico polvo rojo de Marte, que quedó atrapado en los vórtices del viento, creando un fenómeno conocido como remolinos de polvo.

Estos remolinos similares a tornados también ocurren en la Tierra, pero el nuevo catálogo de remolinos de polvo marcianos, publicado el miércoles en la revista Science Advances, muestra que parecen moverse mucho más rápido y son más abundantes a escala global, afirmó el autor principal del estudio, el Dr. Valentin Bickel, investigador del Centro para el Espacio y la Habitabilidad de la Universidad de Berna, en Suiza.

Los investigadores compilaron el nuevo catálogo, disponible públicamente, utilizando imágenes tomadas por la sonda Mars Express, de la Agencia Espacial Europea (ESA, por sus siglas en inglés), desde 2004, y el Orbitador de Gases Traza ExoMars, desde 2016.

Entrenaron una red neuronal, o aprendizaje automático basado en el cerebro humano, para detectar los vórtices en los datos orbitales y luego analizaron cada uno para crear un mapa de 1.039 remolinos de polvo en Marte, incluyendo ejemplos en la cima de antiguos volcanes y en llanuras abiertas. El equipo también pudo determinar la dirección del movimiento de 373 de las columnas de viento giratorias llenas de polvo.

Determinaron que los remolinos de polvo marcianos y los vientos que los acompañan pueden moverse a una velocidad de hasta 160 kilómetros por hora (99 millas por hora), mucho más rápido que cualquier remolino de polvo registrado hasta ahora por los rovers que exploran la superficie del planeta rojo.

“Esta observación implica que es probable que esos vientos puedan levantar una cantidad sustancial de polvo de la superficie a la atmósfera”, escribió Bickel en un correo electrónico. “Encontramos una nueva pieza del rompecabezas que nos ayuda a comprender mejor el ciclo del polvo marciano: dónde, cuándo y cuánto polvo se levanta de la superficie y se inyecta en la atmósfera”.

Según los expertos, rastrear el movimiento del polvo en Marte es crucial para planificar la futura exploración robótica y humana del planeta rojo.

Estudiar el polvo en Marte proporciona a los científicos una forma de modelar el clima del planeta sin estar en tierra.

En la Tierra, la lluvia ayuda a limpiar el polvo del aire. Pero en Marte, el polvo puede permanecer en la atmósfera durante mucho más tiempo una vez que es levantado por el viento y viaja por todo el planeta.

Y una vez que el polvo está en la atmósfera, afecta el clima y el tiempo atmosférico de Marte. El polvo impide que la luz solar llegue a la superficie, lo que provoca temperaturas diurnas más frías, y aísla el planeta para mantener temperaturas más cálidas por la noche.

Ahora, basándose en la nueva investigación, los científicos sospechan que los remolinos de polvo podrían desempeñar un papel más importante en la elevación del polvo al aire marciano de lo que se creía.

Los remolinos de polvo han fascinado a Bickel desde hace mucho tiempo, ya que ofrecen una ventana a la dinámica de la atmósfera marciana más cercana a la superficie del planeta, y pueden verse desde la órbita.

“Me parece increíble que podamos observar y rastrear remolinos de polvo en movimiento en otro planeta”, afirmó Bickel. “Al observar los remolinos de polvo desde la órbita, podemos aprender muchas cosas, como la velocidad y dirección del viento, que de otro modo serían invisibles”.

El análisis del equipo mostró que, si bien los remolinos de polvo se formaron en todo el planeta, muchos se encontraron en Amazonis Planitia, una de las llanuras más lisas de Marte, cubierta de polvo y arena.

Los remolinos de polvo se forman cuando el aire caliente cerca de la superficie asciende y gira, recogiendo polvo a su paso, explicó Bickel.

“Parece que Amazonis Planitia ofrece las condiciones ideales para la formación de remolinos de polvo, ya que es una región extensa y muy plana que recibe mucha iluminación durante el verano”, añadió.

El equipo también determinó que los remolinos de polvo tienen estacionalidad, con una intensa actividad de remolinos durante los meses de primavera y verano, tanto en el hemisferio norte como en el sur. Normalmente, los vórtices duran solo unos minutos y se producen durante el día, entre las 11:00 a.m. y las 2:00 p.m., hora local, de forma similar a los remolinos de polvo que se forman en lugares áridos y polvorientos de la Tierra durante el verano.

Ninguno de los orbitadores lleva instrumentos diseñados para medir la velocidad del viento en Marte. Pero Bickel y su equipo descubrieron un tesoro en lo que normalmente podría considerarse una molestia.

Ambos orbitadores crean imágenes combinando vistas de diferentes canales que observan Marte en colores o direcciones específicos. Por ejemplo, Mars Express puede crear una sola imagen a partir de nueve canales de imagen, y puede haber retrasos de entre siete y 19 segundos entre un canal y otro.

Entonces, si hay movimiento en Marte, como un remolino de polvo, esto produce “desplazamientos de color” notables en la imagen de mosaico final, y una forma de rastrear la velocidad y el movimiento de los remolinos de polvo.

“Es fantástico ver a investigadores utilizando Mars Express y ExoMars (Trace Gas Orbiter) para una investigación totalmente inesperada”, declaró Colin Wilson, científico del proyecto de la ESA para ambos orbitadores, en un comunicado. Wilson no participó en el estudio. “El polvo afecta a todo en Marte, desde las condiciones meteorológicas locales hasta la calidad de nuestras imágenes desde la órbita. Es difícil subestimar la importancia del ciclo del polvo”.

Los remolinos de polvo más rápidos tienden a desplazarse en línea recta, mientras que los más lentos se mueven de izquierda a derecha, explicó Bickel.

Mediciones previas de remolinos de polvo en Marte mostraron que solían tener una velocidad sostenida inferior a 50 kilómetros por hora (31 millas por hora), con un máximo inusual de 100 kilómetros por hora (62 millas por hora). Sin embargo, los datos más recientes muestran un máximo mucho mayor para los remolinos de polvo, así como para los vientos que los rodean. “Es muy probable que estos fuertes vientos en línea recta arrastren una cantidad considerable de polvo a la atmósfera marciana, mucho más de lo que se suponía anteriormente”, afirmó Bickel. “Nuestros datos muestran dónde y cuándo los vientos en Marte parecen ser lo suficientemente fuertes como para levantar polvo de la superficie”.

Pero la atmósfera de Marte es más de 100 veces más delgada que la de la Tierra, lo que significa que incluso los vientos fuertes nos parecerían más bien una brisa. Sin una atmósfera sustancial, el viento carece de fuerza, pero en Marte, es suficiente para levantar polvo.

“Un remolino de polvo ciertamente no podría derribarte”, afirmó Bickel.

Basándose en su base de datos, los investigadores estiman que las tolvaneras levantaron entre 2.200 y 55.000 toneladas y entre 1.000 y 25.000 toneladas de polvo hacia los hemisferios norte y sur de la atmósfera marciana, respectivamente, entre 2004 y 2024.

Los hallazgos muestran que los modelos climáticos de Marte han subestimado durante mucho tiempo los vientos que impulsan el movimiento de sedimentos en el planeta, información necesaria para modelar las condiciones pasadas del antiguo Marte y determinar cómo ha evolucionado su superficie con el tiempo, afirmó la Dra. Lori Fenton, investigadora principal en Ciencias Planetarias del Instituto SETI, en California. Fenton no participó en el nuevo estudio.

“En Marte, la movilización de arena y polvo es uno de los factores más importantes de la modificación de la superficie (a través de la deposición de sedimentos y la erosión) y del cambio climático (a través de la carga de polvo atmosférico en constante cambio)”, escribió Fenton en un correo electrónico.

El polvo también sigue siendo una preocupación principal para las misiones que se dirigen a Marte. El polvo marciano en suspensión puede provocar tormentas de polvo que rodean el planeta, un fenómeno que puso fin a la misión Opportunity, en 2019. Y la acumulación de polvo en los paneles solares del módulo de aterrizaje estacionario InSight puso fin a dicha misión, en 2022.

En ocasiones, los remolinos de polvo pueden ser útiles. Casualmente, los vórtices ayudaron a limpiar el polvo de los paneles solares del rover Spirit, en 2009.

Bickel afirmó que se seguirán añadiendo nuevas imágenes de datos orbitales al catálogo para que sirva como recurso para la planificación de futuras misiones.

“Nuestras mediciones podrían ayudar a los científicos a comprender mejor las condiciones del viento en el lugar de aterrizaje antes del aterrizaje, lo que podría ayudarles a estimar la cantidad de polvo que podría depositarse en los paneles solares del rover y, por lo tanto, la frecuencia con la que deberían autolimpiarse”, concluyó Bickel.

Los datos del nuevo estudio ya se están utilizando para determinar el lugar de aterrizaje óptimo para el rover Rosalind Franklin de ExoMars, de la ESA, que se espera que aterrice en Marte en 2030.

El Dr. Ralph Lorenz, científico planetario del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, afirmó que es emocionante observar un panorama general de los remolinos de polvo, fenómenos que considera una de las características más prominentes e interesantes de la atmósfera marciana. Disponer de un estudio amplio de ellos proporciona un contexto importante para futuros lugares de aterrizaje, añadió Lorenz, quien no participó en la nueva investigación.

“Hasta que comprendamos mejor [los remolinos de polvo], la energía solar en Marte siempre será algo ‘incierta’ a largo plazo, algo especialmente importante ahora que esperamos la presencia humana en Marte en un futuro no muy lejano”, escribió Lorenz en un correo electrónico.

Las nuevas observaciones podrían ayudar a validar y mejorar los modelos meteorológicos y climáticos de Marte, lo que garantizará la seguridad, durabilidad y longevidad de futuras misiones, afirmó el Dr. J. Michael Battalio, científico investigador asociado del Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias de la Universidad de Yale. Battalio no participó en el nuevo estudio.

Los resultados también resaltan la importancia de contar con múltiples conjuntos de datos a largo plazo de diferentes misiones a Marte, algo que está en peligro debido a los recortes presupuestarios propuestos por la NASA, añadió Battalio. Estudiar el clima de Marte también es importante para comprender la Tierra, afirmó.

“Las condiciones únicas de Marte proporcionan un laboratorio independiente para comparar el funcionamiento del clima terrestre y asegurarnos de tener la formulación más completa y general posible de la dinámica atmosférica”, escribió Battalio en un correo electrónico. “Estudiar el sistema solar en general no se trata solo de exploración, sino que nos ayuda a comprender nuestro hogar”.

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