El sorprendente penacho de Marte

Firma invitada

Santiago Pérez-Hoyos

Figura 1: Imágenes del penacho marciano tomadas por varios astrónomos aficionados a lo largo de los meses de marzo y abril de 2012 (Damian Peach, William Jaeschke, Donald Parker y Jim Phillips). Las imágenes muestran el penacho como una evidente protrusión con respecto al disco del planeta, indicador de su gran altura. La imagen de fondo muestra el aspecto de Terra Cimmeria, una zona densamente craterizada de la superficie de Marte.
Figura 1: Imágenes del penacho marciano tomadas por varios astrónomos aficionados a lo largo de los meses de marzo y abril de 2012 (Damian Peach, William Jaeschke, Donald Parker y Jim Phillips). Las imágenes muestran el penacho como una evidente protrusión con respecto al disco del planeta, indicador de su gran altura. La imagen de fondo muestra el aspecto de Terra Cimmeria, una zona densamente craterizada de la superficie de Marte.

En marzo de 2012, algunos astrónomos aficionados dieron la voz de alarma: sobre la zona de Marte llamada Terra Cimmeria se erguía apreciablemente sobre el borde del disco planetario lo que en ese primer momento se denominó una nube. Las primeras estimaciones hablaban ya de 200 km de altura, algo completamente descabellado a la luz de lo que sabemos sobre nuestro vecino del Sistema Solar. A día de hoy podemos decir que aquellas estimaciones eran correctas, o incluso se quedaban cortas con respecto a la altura que adquirió el fenómeno algunos días señalados. Más aún, seguimos sin tener nada claro cuál fue el origen de lo que sucedió allí, pero al menos nos hemos armado con una serie de argumentos e ideas que nos permitirán estudiar otros fenómenos parecidos que puedan suceder en el futuro.

Comencemos aclarando un poco los términos. ¿Qué es un penacho? Con este término simplemente hacemos referencia a una masa de partículas, cuyo origen desconocemos, y que puede, o no, estar relacionada con un fenómeno de condensación, en cuyo caso hablaríamos de una nube. Penacho es por tanto un término algo más genérico que nos permite englobar varios orígenes diferentes sin decantarnos necesariamente por uno de ellos.

Las observaciones de los astrónomos aficionados de marzo y abril de 2012 se limitaban a imágenes adquiridas a través de filtros de color. Sin embargo, gracias al hecho de que la cobertura temporal fue excelente y los astrónomos observaron el evento durante días y días, fue posible ver la rotación del penacho junto con el propio planeta. Precisamente, este movimiento de rotación ligado al de Marte fue clave a la hora de establecer la altura, que en los días de mayor actividad podía superar incluso los 250km de altura. Estas observaciones también permitían constatar un hecho sorprendente y revelador al mismo tiempo: el penacho sólo aparecía en el amanecer del planeta, desvaneciéndose poco después y sin recuperarse en la situación simétrica del atardecer.

Lo que no podían contarnos las imágenes de 2012 era el origen físico del misterioso suceso. La falta de más longitudes de onda, o de información espectral, hacían imposible discriminar entre los posibles candidatos para dar lugar al fenómeno. Por ejemplo, tanto nubes de agua como nubes de dióxido de carbono podrían haber reproducido el brillo observado. Incluso una nube de polvo habría sido compatible con los datos, aunque quizá sólo marginalmente. Todo ello, sin entrar a valorar la forma en la que semejantes estructuras habrían podido llegar a tan fantásticas alturas.

A la búsqueda de más información, fue posible localizar en el año 1997 un evento en apariencia similar que había sido brevemente observado por el Telescopio Espacial Hubble (HST). La falta de extensión de los datos, sin embargo, hacían imposible en esta ocasión determinar la altura de aquel penacho. Sin embargo, al incluir varias longitudes de onda hacia el ultravioleta y el infrarrojo sí era posible descartar la hipótesis del polvo marciano y se mantenían en cambio las ideas de nubes de hielo de agua o de dióxido de carbono. Pero, ¿era extrapolable todo esto al evento de 2012? Lo cierto es que no lo sabemos.

Figura 2: (izquierda) Observando cómo un objeto refleja la luz solar es posible averiguar información sobre su origen. Los triángulos representan la reflectividad del evento de 2012, los círculos el de 1997 visto por HST. En verde, se muestran los mejores ajustes con nubes de polvo, en azul, de dióxido de carbono y, en rojo, con nubes de agua. El suceso de 1997 encaja correctamente con nubes de condensables, no de polvo, pero para el de 2012 simplemente no disponemos de datos suficientes. (derecha) Para que se formen nubes de agua o dióxido de carbono, es necesario que sus curvas de presión de vapor de saturación se corten con el perfil térmico de la atmósfera (en gris). Aunque más cerca de la superficie la formación de dichas nubes es más sencilla, a las alturas de las que hablamos, se requeriría una diferencia de 50K con la temperatura esperada en el caso del agua y de prácticamente 100K para el dióxido de carbono.
Figura 2: (izquierda) Observando cómo un objeto refleja la luz solar es posible averiguar información sobre su origen. Los triángulos representan la reflectividad del evento de 2012, los círculos el de 1997 visto por HST. En verde, se muestran los mejores ajustes con nubes de polvo, en azul, de dióxido de carbono y, en rojo, con nubes de agua. El suceso de 1997 encaja correctamente con nubes de condensables, no de polvo, pero para el de 2012 simplemente no disponemos de datos suficientes. (derecha) Para que se formen nubes de agua o dióxido de carbono, es necesario que sus curvas de presión de vapor de saturación se corten con el perfil térmico de la atmósfera (en gris). Aunque más cerca de la superficie la formación de dichas nubes es más sencilla, a las alturas de las que hablamos, se requeriría una diferencia de 50K con la temperatura esperada en el caso del agua y de prácticamente 100K para el dióxido de carbono.

Aunque los modelos apuntan a que bastaban unas pocas partículas suspendidas en la alta atmósfera marciana (del orden de una partícula cada cien centímetros cúbicos), las condiciones necesarias para que se desarrollaran nubes tan altas parecían un tanto fuera de lugar. Se requerirían diferencias de temperatura con las esperadas de entre 50º y 100º, dependiendo del condensable. ¿Cómo se podría generar una disminución tan drástica de la temperatura? A favor de esta hipótesis podemos señalar que la atmósfera de Marte es, además de tenue, tremendamente variable y que la exosfera es particularmente sensible y puede transmitir variaciones de temperatura en forma de ondas térmicas. Nunca, sin embargo, se ha constatado la presencia de oscilaciones de tal magnitud a pesar de la enorme cantidad de atención que la exploración espacial dedica a Marte.

Era momento pues de buscar explicaciones alternativas. El lugar sobre el que se situaba el penacho, Terra Cimmeria, es una zona con magnetismo residual de la superficie de Marte. Y en alguna ocasión se han detectado auroras no demasiado lejos. ¿Es el proceso auroral una explicación razonable? Aparentemente no, ya que con un sencillo cálculo concluimos que las radiancias que se observaron serían miles de veces superiores a las de las auroras terrestres, mientras que nuestro planeta sí cuenta con un campo magnético intenso y bien desarrollado que favorece la formación de este tipo de fenómenos.

Podríamos manejar también otras hipótesis, como micro-impactos meteoríticos o emisiones superficiales, por citar algunas. Todas estas explicaciones, sin embargo, chocan con la simple observación de que sólo se observaba el penacho al amanecer, nunca al atardecer. Y lo que caracteriza ese momento del día es precisamente la baja temperatura, lo que remite una vez más a la hipótesis del condensable.

Llegados a este punto, ninguna explicación resulta satisfactoria. La perplejidad es casi absoluta. Muchos se preguntan por qué no detectaron el fenómeno alguna de las muchas misiones que llevan años observando Marte. Lo cierto es que la mayor parte de ellas ni siquiera están pensadas para ser capaces de ver algo así, que queda irónicamente al alcance de pequeños telescopios en la superficie de nuestro planeta manejados por astrónomos que no dejan pasar una sola noche sin sacar miles de imágenes de su planeta favorito. Aún es pronto para descartar que la inmensa base de datos marciana contenga algún otro ejemplo similar y, a la espera de que un evento similar se reproduzca, la esperanza que nos queda es dar con ese nuevo ejemplo que termine de arrojar luz sobre nuestro problema.

Referencias:

1. Sánchez-Lavega A., E. García-Melendo, S. Pérez-Hoyos, J. M. Gómez-Forrellad, C. Pellier, M. Delcroix, M. A. López-Valverde, F. González-Galindo, W. Jaeschke & D. Parker & (2015). An extremely high-altitude plume seen at Mars’ morning terminator, Nature, DOI: http://dx.doi.org/10.1038/nature14162

2. Määttänen, A. et al. A complete climatology of the aerosol vertical distribution on Mars from Mex/SPICAM UV solar occultations. Icarus 223, 892–941 (2013). doi:10.1016/j.icarus.2012.12.001

3. González-Galindo et al. The Martian mesosphere as revealed by CO2 cloud observations and general circulation modeling. Icarus 216, 10–22 (2011). doi: 10.1016/j.icarus.2011.08.006

4. Bertaux, J. L. et al. Discovery of an aurora on Mars. Nature 435, 790–794 (2005). doi: doi:10.1038/nature03603

Sobre el autor: Santiago Pérez-Hoyos es miembro del Grupo de Ciencias Planetarias de la UPV/EHU donde investiga sobre las atmósferas de los planetas del Sistema Solar.

1 comentario

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *