La nave espacial Mars Express de ESA descubrió sobresaturación de agua en la atmósfera de Marte

por Giancarlo Vie Oct 07, 2011 8:58 pm

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

Sin bien Marte ha sido visitado por numerosas naves espaciales durante el último medio siglo, se han realizado muy pocas mediciones directas de la estructura vertical de su atmósfera. Como la mayoría de los instrumentos han observado la superficie, sólo se 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 ella.
Esta carencia de mediciones es la causa de que las descripciones de la distribución vertical del vapor de agua —un factor clave en el estudio del ciclo hidrológico de Marte— se basaron generalmente en modelos climáticos globales.

El problema de esta falta de datos fue abordado ahora por el espectrómetro de imágenes SPICAM (Espectroscopio para la Investigación de las Características de la Atmósfera de Marte) de la Mars Express. El instrumento se puede utilizar en un 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. Se puede analizar entonces las mediciones para generar perfiles verticales de la concentración de varios componentes atmosféricos, incluyendo el vapor de agua.

Los sorprendentes resultados, basados en datos obtenidos por SPICAM durante la primavera y el verano del hemisferio norte, indican que la distribución vertical del vapor de agua en la atmósfera de Marte es muy diferente de lo que se suponía anteriormente.

En un artículo publicado en la edición de esta semana de la revista Science, un equipo internacional dirigido por Luca Maltagliati, del LATMOS (Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales) en Guyancourt, Francia, describe las observaciones de SPICAM en longitudes de onda infrarrojas que, por primera vez, proporcionan pruebas de la existencia de una sobresaturación de vapor de agua 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 cuya traza es muy dinámica, 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 aerosoles, 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 humedad a esa temperatura y presión. Cualquier exceso de vapor de agua por encima del “punto de rocío” normalmente se condensará y formará gotitas o cristales de hielo.

La nave espacial Mars Express de ESA descubrió sobresaturación de agua en la atmósfera de Marte 1007aguamarte

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Sin embargo, puede producirse 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 cantidades sustanciales de exceso de vapor.

Hasta ahora, se asumía que tal sobresaturación no podía darse en la fría atmósfera de Marte: se esperaba que todo vapor de agua por encima de la saturación se convirtiera inmediatamente en hielo. Sin embargo, los datos de SPICAM han revelado que se produce frecuentemente sobresaturación 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 próximo a 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 esa altura.

“La distribución vertical del vapor de agua es un factor clave en el estudio del ciclo hidrológico de Marte, y ahora deberemos revisar el viejo paradigma de que está principalmente controlado por la física de la saturación”, 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 indican que se está llevando mucho más vapor de agua a suficiente altura en la atmósfera como para resultar 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 el ritmo al 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. Es probable que los niveles de sobresaturación caigan en picada en el verano austral, cuando las tormentas de polvo inyectan grandes cantidades de aerosoles en la atmósfera, aumentando el suministro de núcleos de condensación.

Fuente ObservaCosmo