El modelo GoMars simula un ciclo de polvo marciano de 50 años

Marte es un planeta polvoriento dominado por vastos y áridos desiertos, sin fuentes de agua líquida de fácil acceso. Al igual que en la Tierra, el polvo se levanta de la superficie marciana por el viento y las columnas de aire en rotación, se transporta a través de la atmósfera y se deposita de nuevo en la superficie del planeta mediante sedimentación. El ciclo del polvo marciano se rige por múltiples factores, como las interacciones entre la superficie planetaria y la atmósfera, las variaciones estacionales y la formación de enormes tormentas de polvo que pueden extenderse por todo el planeta.

Predicción de tormentas de polvo para misiones a Marte
Para que los humanos puedan visitar Marte con éxito o, eventualmente, habitarlo, es fundamental predecir con precisión el ciclo del polvo marciano y las tormentas de polvo a gran escala, ya que esto permitirá a los ingenieros programar ventanas de lanzamiento críticas para misiones en condiciones óptimas.

Para abordar este problema, un equipo de científicos del Instituto de Física Atmosférica (IAP) de la Academia China de Ciencias realizó recientemente una simulación de 50 años del ciclo del polvo marciano utilizando el Modelo Planetario Atmosférico Abierto Global para Marte (GoMars). Este nuevo modelo puede predecir características clave del ciclo del polvo marciano y las tormentas de polvo a escala global. Los hallazgos del equipo se publicaron el 13 de diciembre en Advances in Atmospheric Sciences.

Validación del modelo y resultados de la simulación
«El ciclo del polvo marciano es un sistema complejo con una importante variabilidad diurna, estacional e interanual. Simular con precisión este ciclo sigue siendo un objetivo fundamental, y un gran desafío, en el desarrollo y perfeccionamiento de los modelos de circulación general de Marte (MGCM), que respaldarán las futuras misiones de exploración marciana de China», afirmó Liu Shuai, doctorando en el IAP y primer autor del estudio.

Para validar su simulación del ciclo del polvo, los investigadores compararon las predicciones atmosféricas del modelo con datos de la Base de Datos Climática de Marte (MCD) y observaciones de la Sonda Climática de Marte (MCS). En los períodos en los que no se disponía de datos atmosféricos para la comparación, las predicciones de GoMars se compararon con otros MGCM disponibles (por ejemplo, MarsWRF). Los resultados mostraron que GoMars replicó consistentemente los patrones estacionales y espaciales del ciclo del polvo.

Cabe destacar que la simulación de 50 años capturó con éxito la variabilidad multitemporal del ciclo del polvo marciano. También demostró la capacidad del modelo para reproducir de forma consistente y realista la ocurrencia irregular de tormentas de polvo globales (tal como se observa) y los procesos evolutivos de tipos específicos de tormentas de polvo globales: dos desafíos de larga data y prioridades clave en la modelización atmosférica marciana internacional.

Hallazgos clave y mejoras futuras

Por ejemplo, la simulación predijo que el pico de elevación de los remolinos de polvo (DDL, por sus siglas en inglés) —la máxima cantidad de polvo que las columnas de aire caliente y arremolinado pueden elevar desde la superficie de Marte hacia la atmósfera— ocurre entre las 12:00 y las 13:00 hora local, lo que coincide con las mediciones de la misión Mars Pathfinder. GoMars también identificó con precisión la ubicación de la intensa actividad de los remolinos de polvo en Amazonis, una región conocida como un importante punto caliente de remolinos de polvo en Marte.

Sin embargo, la versión actual del MGCM de GoMars aún no es perfecta, y el equipo ha identificado áreas para mejorar sus simulaciones del ciclo del polvo.

«Nuestro próximo paso se centrará en mejorar la resolución del modelo, optimizando continuamente su núcleo dinámico y sus parametrizaciones físicas», afirmó el profesor Dong Li, coautor del estudio. «Las mejoras clave incluirán la integración de datos más realistas sobre las fuentes de polvo y arena superficiales, el refinamiento de la representación de los procesos físicos relacionados con el polvo y la expansión del modelo para simular el ciclo del agua marciano».

Con información de Advances in Atmospheric Sciences