Encontrada agua sobresaturada en la atmosfera de Marte

Un nuevo análisis de los datos enviados por el espectrómetro SPICAM a bordo de la nave Mars Express de ESA, ha revelado por primera vez que la atmósfera del planeta está sobresaturada con vapor de agua. Este sorprendente descubrimiento tiene importantes implicaciones para la comprensión del ciclo del agua en Marte y la evolución histórica de la atmósfera.

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. Dado 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 misma.



Esta falta de medidas directas ha dado lugar a que las descripciones de la distribución vertical del vapor de agua – un factor clave en el estudio del ciclo hidrológico de Marte – se han basado 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 Mars Express.

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 medidas pueden analizarse para generar perfiles verticales de concentración para varios componentes atmosféricos, incluyendo el vapor de agua.

Los sorprendentes nuevos resultados, basado 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 de Marte es muy diferente de lo que antes se suponía.

En un artículo en la edición de esta semana 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 según 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 por encima del “punto de rocío” normalmente se condensará para formar gotitas o cristales de hielo.

Sin embargo, puede ocurrir la sobresaturación 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 sustanciales cantidades de exceso de vapor.

Transporte del vapor de agua en la atmosfera marciana

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 de 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 la altura de 20-50 km, 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 debe ahora revisarse”, dice Luca Maltagliati. ”Nuestro hallazgo tiene importantes implicaciones para comprender 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 para verse afectado por la fotodisociación”, agrega Franck Montmessin, también de Latmos, que 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 la tasa a la 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. Los niveles de sobresaturación es probable que 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.


Fuentes: Ciencia Kanija, Mars Daily, ESA
Créditos: ESA/AOES Medialab