MADRID, 13 Dic. (EUROPA PRESS) -
Los patrones globales de circulación del viento en la atmósfera superior de un planeta, de 120 a 300 kilómetros de altura, han sido mapeados por primera vez. Pero ha sido en Marte, no en la Tierra.
Estos hallazgos --que se presentan en Science-- se basan en observaciones locales, en lugar de mediciones indirectas, a diferencia de muchas mediciones anteriores tomadas en la atmósfera superior de la Tierra. Además, todos los datos provienen de un instrumento y una nave espacial que no fueron diseñados originalmente para recopilar mediciones de viento.
En 2016, el investigador Mehdi Benna y sus colegas de la Universidad de Maryland propusieron al equipo de la misión MAVEN de la NASA que reprogramara su instrumento de Espectrómetro de Masa de Iones y Gas Natural (NGIMS) para hacer un experimento único.
Querían ver si partes del instrumento que normalmente estaban estacionarias podrían "balancearse hacia adelante y hacia atrás como un limpiaparabrisas lo suficientemente rápido", para permitir que la herramienta recopile un nuevo tipo de datos.
Benna y sus colegas argumentaron que este experimento recolectaría nuevos tipos de datos que podrían dar forma a nuestra comprensión de la atmósfera superior en Marte, informar estudios similares en la Tierra y ayudarnos a comprender mejor el clima planetario. Finalmente, convencieron a los responsables de MAVEN para que probaran su idea, después de que Lockheed Martin, el fabricante de la nave espacial, determinara que las modificaciones podrían ser posibles sin dañar el satélite.
"Es una ingeniosa reingeniería en vuelo sobre cómo operar la nave espacial y el instrumento --destaca Benna--. Y al hacer ambas cosas, la nave espacial haciendo algo para lo que no fue diseñada y el instrumento haciendo algo para lo que no fue diseñada, hicimos posibles las mediciones del viento".
El nuevo documento se completó en colaboración con Yuni Lee, también del CSST de UMBC, y colegas de la Universidad de Michigan, la Universidad George Mason y la NASA. Se basa en datos recopilados dos días al mes durante dos años, de 2016 a 2018.
Algunos resultados se esperaban pero otros fueron grandes sorpresas. "Lo refrescante es que los patrones que observamos en la atmósfera superior coinciden globalmente con lo que uno podría predecir de los modelos. La física funciona", celebra Benna.
En general, los patrones de circulación promedio de una temporada a otra fueron muy estables en Marte. Esto es como decir que en la costa este de los Estados Unidos, durante todo el año, los sistemas climáticos generalmente fluyen de oeste a este de una manera predecible.
La sorpresa llegó cuando el equipo analizó la variabilidad a corto plazo de los vientos en la atmósfera superior, que fue mayor de lo previsto. "En Marte, la circulación promedio es constante, pero si toma una instantánea en un momento dado, los vientos son muy variables", explica Benna. Se necesita más trabajo para determinar por qué existen estos patrones contrastantes.
Una segunda sorpresa fue que el viento a cientos de kilómetros sobre la superficie del planeta todavía contenía información sobre los accidentes geográficos de abajo, como montañas, cañones y cuencas. A medida que la masa de aire fluye sobre esas características, "crea ondas, efectos de ondulación, que fluyen hacia la atmósfera superior y pueden ser detectadas por MAVEN y NGIMS --explica Benna--. En la Tierra vemos el mismo tipo de olas, pero no a altitudes tan altas. Esa fue la gran sorpresa, que pueden llegar hasta los 280 kilómetros de altura".
Benna y sus colegas tienen dos hipótesis de por qué las ondas, llamadas ondas ortográficas, duran tanto tiempo sin cambios. Por un lado, la atmósfera en Marte es mucho más delgada que en la Tierra, por lo que las olas pueden viajar más lejos sin obstáculos, como ondas que viajan más lejos en el agua que en la melaza.
Además, la diferencia promedio entre picos geográficos y valles es mucho mayor en Marte que en la Tierra. No es raro que las montañas tengan 20 kilómetros de altura en Marte, mientras que el monte Everest no llega nueve kilómetros de altura y la mayoría de las montañas terrestres son mucho más bajas. "La topografía de Marte está impulsando esto de una manera más pronunciada que en la Tierra", dice Benna.
Continuar analizando los datos de este estudio puede ayudar a los científicos a determinar si los mismos procesos básicos están en acción en la atmósfera superior de la Tierra. Irónicamente, "tuvimos que tomar estas medidas en Marte para finalmente comprender el mismo fenómeno en la Tierra --recuerda Benna--. En última instancia, los resultados nos ayudarán a comprender el clima de Marte. ¿Cuál es su estado y cómo está evolucionando?".
Pero el equipo no está satisfecho con el conjunto de datos actual. "Queremos seguir midiendo. Tenemos dos años de datos, pero no nos detendremos allí --avanza--. Incluso con el conjunto de datos que ya tienen, "Tenemos muchos años de modelado y análisis por delante". Es un tesoro de información que se puede examinar de formas aún no imaginadas, para aprender aún más sobre cómo funcionan los planetas.