La sorprendente forma en que Marte pierde su atmósfera

Dos sondas espaciales, una china y otra estadounidense, han observado juntas cómo enormes ondulaciones generadas por el viento solar arrastran hasta cien veces más gas de Marte al espacio de lo que se creía posible.

Marte perdió hace miles de millones de años la mayor parte del campo magnético que hoy protege a la Tierra del viento solar, y desde entonces su atmósfera se ha ido escapando poco a poco hacia el espacio. Los científicos conocían varios mecanismos responsables de esa fuga, pero un nuevo estudio ha identificado uno mucho más violento de lo que nadie había medido antes.

Dos sondas, una observación simultánea

El equipo, liderado por Chi Zhang, de la Universidad de Boston, y publicado en Science Advances, combinó por primera vez datos simultáneos de la sonda estadounidense MAVEN, de la NASA, y de la china Tianwen-1. Mientras Tianwen-1 vigilaba el viento solar antes de que llegara a Marte, MAVEN registraba, casi al mismo tiempo, cómo escapaban los iones de la atmósfera marciana cercana al planeta.

Esta combinación permitió a los investigadores comparar directamente las condiciones del viento solar entrante con la respuesta inmediata de la atmósfera marciana, algo que ninguna misión había logrado hacer de forma simultánea hasta ahora.

Cuando el viento agita la atmósfera como si fuera agua

El fenómeno identificado se conoce como inestabilidad de Kelvin-Helmholtz, el mismo principio físico que hace que el viento forme olas en la superficie de un lago. Cuando el viento solar roza el borde exterior de la atmósfera de Marte a velocidades distintas a las del propio gas planetario, se generan enormes ondulaciones que arrancan nubes de plasma cargadas de iones y las lanzan hacia el espacio.

Según los datos del estudio, los pulsos de iones capturados dentro de estas nubes de plasma resultaron entre diez y cien veces más intensos que los de los canales de escape atmosférico considerados habituales hasta ahora, lo que convierte a este mecanismo en una de las vías más eficaces conocidas de pérdida atmosférica marciana.

Una tercera vía de fuga atmosférica

Hasta este trabajo, los científicos planetarios reconocían fundamentalmente dos grandes mecanismos de pérdida atmosférica en Marte: la erosión continua provocada por el viento solar sobre la ionosfera, y el escape térmico de partículas ligeras como el hidrógeno hacia las capas altas de la atmósfera. El nuevo estudio añade una tercera vía, ligada específicamente a estas ondas de Kelvin-Helmholtz.

Los investigadores destacan que, a diferencia de los otros dos mecanismos, que actúan de forma relativamente constante, este tipo de pérdida se produce en forma de ráfagas intensas y puntuales, ligadas a las variaciones bruscas del viento solar, lo que podría explicar parte de la variabilidad que los científicos llevaban años observando en las mediciones de escape atmosférico marciano.

Qué aporta a la historia climática del planeta rojo

Comprender con precisión cómo y a qué ritmo pierde Marte su atmósfera es clave para reconstruir su pasado climático, cuando el planeta probablemente contaba con una atmósfera mucho más densa y agua líquida estable en su superficie, condiciones que hoy resultan imposibles de mantener.

El equipo planea ahora ampliar el análisis a periodos más largos de actividad solar, incluidas las tormentas solares más intensas, para calcular qué proporción del total de la atmósfera perdida por Marte a lo largo de su historia podría atribuirse específicamente a este mecanismo de ondas de plasma, frente a los otros procesos de erosión ya conocidos.

La estrategia de combinar dos sondas situadas en puntos distintos de la órbita marciana, en lugar de depender de una sola nave que solo puede medir un punto del espacio en cada momento, resultó decisiva para captar el fenómeno completo. Sin el registro simultáneo del viento solar entrante que aportó Tianwen-1, buena parte de estas ráfagas de escape atmosférico habrían pasado inadvertidas para MAVEN, que únicamente observa el resultado final del proceso cerca del planeta.

REFERENCIA

Simultaneous Mars-orbit observations reveal Kelvin-Helmholtz instability-driven bulk atmospheric ion escape

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