Clima y ciclo del agua marciana: Entrevista a expertos mundiales

En la Tierra, este agua está en moviendo constante durante un ciclo de condensación y de evaporación. Cuando se condensa, baja a la superficie. Cuando se evapora, vuelve a entrar en la atmósfera y es empujada por los vientos alrededor del planeta antes de condensar y de comenzar el ciclo otra vez. Independientemente de la falta evidente de movimiento constante del agua a través de la atmósfera marciana, éste tiene un efecto importante en el clima de Marte.

La nave espacial Mars Express lleva tres instrumentos, PFS, SPICAM y OMEGA, que permiten a los científicos planetarios estudiar el ciclo del agua de Marte con detalles sin precedentes. Con su océano de nuevos datos, los científicos están construyendo una historia del ciclo marciano del agua. Es llamativamente similar en algunos aspectos  al de la Tierra y  en otros  es exótico.

Se ha tenido la ocasión de preguntar a algunos expertos en este tema mientras que estaban en el Taller del Ciclo del agua de Marte en París, Francia.

Figura 1.  Imagen del HRSC suministrando una  perspectiva del agua residual de hielo sobre el cráter Vastitas Borealis en Marte.  La imagen está centrada en 70.17º N y 103.21º E. Créditos: ESA/DLR/FU Berlín (G. Neukum).

Entrevista: El  clima y el ciclo del agua marciano

Con Roberto Haberle, del Centro de investigación  AMES de la NASA y Oleg Korablev,  del Instituto de investigación del espacio, Moscú, Rusia.

¿Cómo describiría el ciclo marciano del agua?

Roberto Haberle, Centro de Investigación de la NASA Ames (RH): Es mucho menos intenso que el de la Tierra. Sin embargo, el contenido del vapor de agua varía substancialmente en la atmósfera de Marte, tanto estacional como geográficamente. Lo qué tenemos que hacer es medir la cantidad de vapor de agua, después averiguaremos de dónde está viniendo y a dónde va.

¿Qué efecto tiene el vapor de agua en la atmósfera marciana?

Oleg Korablev, Instituto De Investigación Del Espacio, Moscú, Rusia (OK): El vapor de agua en la atmósfera de Marte es una firma del agua que es transportada alrededor del planeta. El hielo de agua existe en Marte en los casquetes polares y dentro del suelo. Si se va a mover de un lugar a otro, debe evaporarse o sublimarse e incorporarse a la atmósfera. Una vez en la atmósfera, puede desarrollar nubes y estas nubes reflejan la radiación solar nuevamente al espacio. Las nubes tienen un efecto de refrescamiento en el clima marciano.

Hay las observaciones del vapor de agua que se obtuvieron en las misiones de Viking de la NASA en los años 70, pero ¿qué aportan  de nuevo las misiones de Mar Express?

RH: Muestran un ciclo más seco del agua del que previamente teníamos. Esto significa que podría haber variaciones anuales significativas y, si es verdad, eso podría ser muy interesante. Si creemos los resultados y datos de ahora estos nos dicen que, en el tiempo de las misiones de Viking, había casi dos veces la cantidad de agua en la atmósfera sobre el Polo Norte de Marte de la que ahora hay.

¿Hay duda sobre los más viejos resultados?

OK: La base de datos espectroscópica usada para interpretar los resultados de Viking era incompleta. Esto puede significar que el análisis sobrestimó la humedad de la atmósfera. Es demasiado temprano para saber sobre esto pero miraran de nuevo con un re-analisis usando técnicas  más modernas  y hacerlas más consistentes con los resultados de la misión Mar Express. Esto sugeriría un ciclo marciano más estable del agua. Científicamente, eso sería menos fascinante pero probablemente más razonable.

¿Cuáles son las fuentes principales del agua en Marte?

RH: ¡Ésa es la pregunta de $64.000! El casquete polar norte debe ser una fuente de agua importante. En verano, el hielo de dióxido de carbono en el polo se ha evaporado revelando una capa de hielo de agua debajo. Este puede entonces sublimarse en la atmósfera. En el sur, el hielo de dióxido de carbono nunca se evade totalmente, así que el agua allí sigue atrapada. Los modelos de ordenador sugieren que la sublimación y la condensación del Polo Norte son responsables de las características principales del ciclo marciano del agua.

Entrevista: Hielo  y heladas debajo de la superficie marciana

Con Bill Feldman, del Instituto planetario de Ciencia, Arizona,  de los E.E.U.U. y Bernard Schmitt, del Laboratoire de Planetologie de Grenoble, Francia.

¿Dónde podemos encontrar  hielo del agua en Marte?

Bill Feldman, Instituto Planetario de Ciencia, Tucson [ BF ]: El hielo de agua nunca es estable dentro de los 45º del ecuador. En el lado polar de los 50º en ambos hemisferios, hielo puede ser estable bajo superficie. En el norte, los llanos de hielo han sido monitorizados recientemente en un anillo alrededor del Polo en estas latitudes. Más allá de los 85º, el hielo puede existir en la superficie. En el Polo Norte hay una capa de 2-3-km de espesor de hielo de agua en la superficie. Algo similar ocurre en el Polo Sur, pero con dióxido de carbono sobre ella.

¿Cuándo fue descubierto el anillo del hielo del agua que rodeaba el casquillo polar del norte?

BF: Fue descubierto por el espectrómetro de neutrones a bordo de la nave Mars Odissy de la NASA en 2002. El instrumento muestra realmente que las porciones de hidrógeno están presentes en el suelo marciano. Cerca del 45% de cualquier superficie planetaria se compone del oxígeno porque el dióxido del silicio es uno de los componentes principales de la roca. Ya que una molécula de agua contiene dos  átomos de hidrógenos y uno de oxígeno, implica que debe haber pérdidas de hielo de agua allí.

¿Hay otras fuentes estacionales de agua además del casquete polar norte?

Bernard Schmitt, Laboratoire de Planetologie de Grenoble, Francia [ BS ]: Inicialmente, pensamos que la capa estacional de dióxido de carbono en el casquete polar norte tuvo que sublimarse antes de que el hielo de agua allí fuera expuesto. Así pues, el agua no podía comenzar a incorporarse a la atmósfera hasta que  finales de primavera. Pero la sublimación de depósitos estacionales del dióxido de carbono libera algunos milímetros de agua helada  que forma un anillo móvil de hielo en la superficie alrededor del Polo, comenzando en una latitud baja de alrededor de  los 50°. Significa que el agua atrapada en estos depósitos sublima en la atmósfera marciana que comienza al inicio de primavera. Eso cambia los detalles del ciclo del agua pero no la imagen global.

¿Qué nos ha enseñado de nuevo Mars Express?

BS: El instrumento OMEGA nos muestra dónde y cuándo podemos encontrar hielo en la superficie marciana. Puede también decirnos cuál es de agua y cuál es de dióxido de carbono. Esto es importante porque el hielo de dióxido de carbono está a 145 K (128° debajo de cero), tan pronto como el agua está en contacto con hielo del dióxido de carbono,  llega a esta atrapado. El casquete polar sur es una trampa importante para el vapor de agua en Marte. Una vez que toque el dióxido de carbono allí, no puede escaparse otra vez. OMEGA también nos está mostrando los minerales que  han absorbido agua, así que las moléculas de agua se pegan a la superficie de los minerales en las capas superiores de Marte. Éstos, pueden lanzar  también agua a la atmósfera en el verano cuando se han calentado en la superficie.

¿Hacia dónde  va la investigación?

BF: Necesitamos vehículos y robots  para analizar químicamente los minerales hidratados. Los vehículos de la NASA están haciendo actualmente esto. Los modelos de computadora pueden decirnos cómo y cuan estables estos minerales ha sido en el pasado. Hay mucho trabajo todavía de hacer antes de que entendamos completamente el ciclo marciano del agua y pasado clima del planeta.

Texto y figuras de la ESA:

http://www.esa.int/