Medición de la pérdida de iones de carbono de la atmósfera marciana


En las últimas décadas, los científicos planetarios han desarrollado una amplia evidencia que indica que Marte albergaba una atmósfera relativamente espesa y albergaba agua líquida en su superficie durante el Noé, hace unos 4.000 millones de años. Desde entonces, se produjo un cambio climático significativo, que resultó en la pérdida de gran parte de la atmósfera del planeta y de todas sus aguas superficiales.

Una simulación por computadora muestra iones que escapan de la atmósfera marciana debido a interacciones con el viento solar del Sol. Crédito: Estudio de Visualización Científica de la NASA

Lo que queda de la atmósfera hoy en día es una envoltura delgada que consiste principalmente en dióxido de carbono. Sin un campo magnético planetario protector, esto también está siendo eliminado por el viento solar. Desde su llegada en 2014, la nave espacial Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) de la NASA ha rastreado el escape de los iones más abundantes de la atmósfera, los del oxígeno atómico y molecular.

En un nuevo estudio, Pickett et al. intentar extender estas observaciones al carbono, el segundo elemento más abundante en la atmósfera. Un factor que complica la observación de la pérdida de iones de carbono (C) de la atmósfera es que el carbono es similar en masa a la especie dominante, el oxígeno (O). Para este trabajo, los autores utilizan 40 órbitas de datos recopilados por el instrumento de composición de iones térmicos y supratérmicos (STATIC) de MAVEN, que registra la carga, la masa y la velocidad de los iones entrantes.

Debido a las incertidumbres instrumentales, STATIC registra impactos de partículas con un pequeño rango de masas; la distribución se centra en la masa real de un ion dado. Debido a que C+ y O+ tienen masas similares, estas distribuciones se superponen. Por lo tanto, las contribuciones de los iones de oxígeno deben modelarse y eliminarse antes de poder determinar la población de C+. Los autores desarrollan y describen un proceso de varios pasos para lograr esto.

Los investigadores aplicaron su método a los datos recopilados por STATIC en abril de 2018 como una evaluación inicial de la técnica y una primera aproximación de la tasa de escape de C+. Estiman que el C+ se aleja de Marte con un flujo del orden de 104-105 por centímetro cuadrado por segundo a lo largo de la cola magnética. Este hallazgo es ampliamente consistente con estimaciones previas derivadas de modelos de pérdida de carbono de la atmósfera y es inferior en 1 o 2 órdenes de magnitud a la tasa de pérdida observada de iones de oxígeno.

En conjunto, STATIC encontró flujos de C+ detectables en aproximadamente una cuarta parte de todas las observaciones durante el período de estudio. Esto ilustra la persistente dificultad de desentrañar los dos componentes más abundantes de la atmósfera marciana. Comprender las historias relacionadas, pero separadas, del carbono y el oxígeno en la atmósfera actual será una tarea futura con implicaciones para la historia del clima del planeta rojo.

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