Ubican con precisión a los diablos de Marte y descubren algo sorprendente

Analizando 20 años de imágenes de las sondas Mars Express y ExoMars Trace Gas Orbiter de la Agencia Espacial Europea, los científicos han rastreado 1039 remolinos similares a tornados para revelar cómo el polvo se eleva y se desplaza por la superficie de Marte.

Publicados en Science Advances, sus hallazgos —incluido que los vientos más fuertes en Marte soplan mucho más rápido de lo que pensábamos— nos brindan una imagen mucho más clara del clima y la meteorología del planeta rojo.

Y con estos «remolinos de polvo» recopilados en un único catálogo público, esta investigación es solo el comienzo. Además de la ciencia pura, será útil para planificar futuras misiones, por ejemplo, incorporando medidas para el molesto polvo que se deposita en los paneles solares de nuestros exploradores robóticos.

Llevamos décadas observando remolinos de polvo con exploradores y orbitadores marcianos. Esta investigación da un gran paso adelante, al ser la primera en rastrear el movimiento de tantos de estos remolinos para descubrir exactamente cómo se desplazan por la superficie de Marte. El estudio fue dirigido por Valentin Bickel, de la Universidad de Berna (Suiza). Su catálogo es el primero en incluir la velocidad y la dirección del movimiento de los remolinos de polvo en todo Marte.

«Los remolinos de polvo hacen visible el viento, normalmente invisible», explica Valentin. «Al medir su velocidad y dirección de desplazamiento, hemos comenzado a cartografiar el viento en toda la superficie de Marte. Esto era imposible antes porque no disponíamos de datos suficientes para realizar este tipo de medición a escala global».

Marte es un planeta espectacular, con vastos volcanes y cráteres cavernosos. ¿Por qué deberíamos centrarnos en algo tan aparentemente aburrido como el polvo?

El polvo puede proteger del sol para mantener las temperaturas diurnas más frescas y actuar como una manta para mantener las temperaturas nocturnas más cálidas. Las partículas de polvo pueden actuar como punto de partida para la formación de nubes, mientras que las tormentas de polvo pueden incluso forzar la salida del vapor de agua al espacio.

A diferencia de la Tierra, donde la lluvia lo arrastra del aire, el polvo puede permanecer en la atmósfera de Marte durante mucho tiempo, dispersándose por todo el planeta. Por lo tanto, para comprender mejor el clima de Marte, los científicos están interesados ​​en entender cuándo, dónde y cómo se levanta el polvo de la superficie hacia la atmósfera.

Más datos, mejor imagen

Para este nuevo estudio, los investigadores entrenaron una red neuronal para reconocer remolinos de polvo y luego analizaron imágenes tomadas por Mars Express desde 2004 y ExoMars TGO desde 2016 para crear un catálogo de 1039 de ellos.

El mapa incluido en este comunicado muestra la ubicación de los 1039 remolinos de polvo y la dirección de movimiento de 373. Confirma que, si bien los remolinos de polvo se encuentran por todo Marte, incluso en sus imponentes volcanes, muchos son arrastrados desde ciertas «regiones de origen». Por ejemplo, muchos se agruparon en Amazonis Planitia (arriba a la izquierda del mapa), una enorme área de Marte cubierta por una fina capa de polvo y arena.

Al rastrear la velocidad de movimiento de los remolinos de polvo, los investigadores detectaron velocidades del viento de hasta 44 m/s (158 km/h). Esto es más rápido de lo que jamás hayamos medido con rovers en tierra, aunque cabe destacar que el aire marciano es tan tenue que un ser humano apenas notaría un viento de 100 km/h en Marte.

Los investigadores descubrieron que, en la mayoría de los casos, los remolinos de polvo se desplazaban por el paisaje a una velocidad superior a la que predecían nuestros modelos meteorológicos actuales de Marte. En lugares donde la velocidad del viento es superior a la esperada, es posible que se esté levantando más polvo del suelo del que pensábamos.

Al igual que la Tierra, Marte tiene estaciones. El catálogo también destaca que los remolinos de polvo son más comunes en primavera y verano en cada hemisferio. Duran unos minutos y suelen ocurrir durante el día, alcanzando su punto máximo entre las 11:00 y las 14:00 hora solar local.

Esto es muy similar a lo que observamos en la Tierra, donde los remolinos de polvo son más comunes en lugares secos y polvorientos, desde finales de la mañana hasta primeras horas de la tarde durante los meses de verano.

Mejor visión, exploración más segura

Este tipo de visión global requiere una gran cantidad de datos, que no pueden ser capturados únicamente por rovers y módulos de aterrizaje. Hasta ahora, nuestros modelos del clima de Marte se han basado en los datos limitados que tenemos de misiones que realmente no cubren gran parte de la superficie del planeta.

Gracias a este estudio, ahora contamos con numerosas mediciones nuevas de todo Marte, lo que ayuda a fundamentar y refinar los modelos. Esto mejora nuestra comprensión y predicciones de los patrones de viento alrededor del planeta rojo.

«La información sobre la velocidad y dirección del viento también es fundamental para planificar la llegada de futuros módulos de aterrizaje y rovers a Marte», menciona Valentin. «Nuestras mediciones podrían ayudar a los científicos a comprender mejor las condiciones del viento en el lugar de aterrizaje antes del aterrizaje, lo que podría ayudarles a estimar la cantidad de polvo que podría depositarse en los paneles solares de un rover y, por lo tanto, la frecuencia con la que deberían autolimpiarse».

Ya estamos utilizando la información sobre el polvo para planificar nuestras futuras misiones. Nuestro rover ExoMars Rosalind Franklin está previsto que aterrice en Marte en 2030 para evitar hacerlo durante la temporada global de tormentas de polvo del planeta.

Valentin enfatiza que «este catálogo de trayectorias de remolinos de polvo ya es público y cualquiera puede usarlo para su propia investigación. Se añadirán más registros con el tiempo: Mars Express y ExoMars TGO recopilan nuevas imágenes a diario».

«Ahora que sabemos dónde suelen formarse los remolinos de polvo, podemos dirigir más imágenes a esos lugares y momentos exactos. También estamos coordinando las misiones para obtener imágenes de los mismos remolinos de polvo simultáneamente, para poder comparar las mediciones de movimiento y validar los datos».

Del ruido al oro

Mars Express y ExoMars TGO nunca fueron diseñados para medir la velocidad del viento en Marte. El equipo de Valentin aprovechó una característica normalmente no deseada de los datos para rastrear los remolinos de polvo.

Para ambas naves espaciales, se crea una única imagen combinando vistas de canales separados (cada canal observa Marte en un color específico, desde una dirección específica o ambos). Por diseño, existe un pequeño retraso entre las vistas. Este retraso no causa problemas mientras la superficie permanezca estática. Sin embargo, puede causar ligeras «desviaciones de color» en la imagen final cuando algo se mueve, como nubes y remolinos de polvo. Estas desviaciones eran justo lo que buscaban los investigadores; en palabras de Valentin, «convertimos el ruido de la imagen en valiosas mediciones científicas».

Una secuencia de imágenes de Mars Express combina hasta nueve canales de imagen tomados con un retraso de entre 7 y 19 segundos entre cada uno. Durante estos retrasos, cualquier remolino de polvo que pase por debajo se desplaza una corta distancia, lo que permite a los investigadores medir su velocidad. Gracias a que se utilizaron cinco canales de imagen separados en este estudio, el equipo pudo incluso observar cuánto se movía el remolino de polvo de izquierda a derecha, así como cómo cambiaba su velocidad con el tiempo.

Las imágenes tomadas con el Sistema de Imágenes Estéreo de Superficie y Color (CaSSIS) de ExoMars TGO combinan dos vistas tomadas con un segundo (para imágenes en color) o 46 segundos (para imágenes estéreo) de diferencia. Aunque no podemos apreciar oscilaciones ni aceleración, el retraso adicional nos permite ver remolinos de polvo moviéndose a mucha mayor distancia entre cada imagen.

«Es fantástico ver a investigadores utilizando Mars Express y ExoMars TGO para investigaciones totalmente inesperadas», afirma Colin Wilson, científico del proyecto de la ESA para ambas misiones. «El polvo afecta a todo en Marte, desde las condiciones meteorológicas locales hasta la calidad de nuestras imágenes desde la órbita. Es difícil subestimar la importancia del ciclo del polvo».

Con información de Science