Jorge Pla-García, Antonio Molina, Javier Gómez-Elvira y equipo REMS
El undécimo mes del trigésimo tercer año marciano [1] transcurre desde el sol [2] 1582 al 1631. Este mes comprende, desde el punto de vista de su posición respecto al Sol, el periodo de tiempo que va desde la longitud solar [4] 300 a la 330. En estos 49 soles, Curiosity ha recorrido casi medio kilómetro (482 m), ascendiendo unos 17 metros por la falda del Aeolis Mons [3] en los que ha salvado una pendiente próxima al 3,5%. Aunque el ritmo de subida se mantiene estable respecto al mes anterior, el vehículo se desvió un poco de su camino para acercarse a estudiar una pequeña colina que se ha denominado Ireson. A pesar de su escaso tamaño, relieves como este son muy interesantes para descubrir más cosas del pasado de Gale, ya que permiten ver los diferentes estratos que aportan un testigo de su historia geológica y ambiental, como podemos ver en la Figura 1. Esto es en parte por lo que recorrer el flanco de cráter Gale es un objetivo prioritario de la misión, ya que es como si estuviéramos viajando por el tiempo durante este ascenso, analizando el resultado de miles de años de actividad. Aunque este cambio de altitud también nos interesa desde el punto de vista atmosférico y a escalas de tiempo más reducidas nos encontramos ya en el segundo de los tres meses del verano en el hemisferio sur marciano.
Figura 1. Esquemas que muestran un corte transversal del cráter Gale en dos momentos distintos de su historia. El norte a la izquierda y el pico central a la derecha. (Fuente: NASA/JPL-CALTECH) Click aqui para saber más.
Polvo atmosférico
Este mes el protagonista principal es el polvo atmosférico. Este periodo activo de polvo comenzó en el equinoccio de primavera (Ls 180), cuando la radiación solar incidente en el hemisferio sur alcanzó su nivel máximo, y terminará cuando esta descienda en el equinoccio de otoño (Ls 0). El polvo es uno de los actores principales de la atmosfera de Marte influyendo notablemente en la variabilidad atmosférica. El polvo en suspensión en la atmosfera de Marte es tan fino, que casi podríamos hablar de “humo” de polvo. Este polvo tiene un importante impacto en la atmósfera: el polvo ejerce un efecto anti-invernadero en la radiación visible (que proviene del Sol), pero actúa con un efecto contrario en la radiación infrarroja del suelo. Por lo tanto, un aumento de la cantidad de polvo atmosférico reduce en superficie el flujo entrante solar pero aumenta sin embargo el flujo ascendente infrarrojo. El resultado neto es una disminución en la amplitud de la señal diurna de la temperatura tanto del aire como del suelo hasta en 20 °C, aumentando las temperaturas nocturnas y disminuyendo las diurnas. Esta alteración de las temperaturas tiene también un efecto en la presión y los vientos, los cuales modifican tanto el transporte de polvo en la atmósfera como la inyección de polvo a la atmósfera desde la superficie retroalimentando por tanto el proceso.
Presión atmosférica
En el mes actual, al igual que sucedió en el anterior, la presión [5] continúa descendiendo suavemente a medida que el planeta se acera al equinoccio de otoño (mínimo anual relativo), periodo en el que el CO2 de la atmósfera se va congelando sobre el casquete polar Sur, haciendo bajar la presión, tal y como puede verse en la Figura 2. Como se esperaba, la presión de este mes es inferior al mismo mes del año anterior ya que el rover ha ido ascendiendo por el Aeolis Mons [3] (a mayor altura, menor presión).
Figura 2. Evolución de la presión media medida por el instrumento REMS dentro del cráter Gale (Fuente: CAB) Click en la imagen para ampliar.
En lo que se refiere a la presión diaria, el máximo se produce cerca del amanecer mientras que el mínimo ocurre cerca del atardecer, debido al fenómeno meteorológico denominado como marea térmica [6], que explicamos con más detalle en el informe del mes pasado.
Temperatura del aire
Las temperaturas durante este mes han permanecido por debajo de cero, como ocurre en la mayor parte del año. La temperatura media ha sido aproximadamente la misma que el mes anterior, alrededor de -42 °C, con una máxima media diaria que ha rozado los -9 °C, mientras que la mínima media se mantiene en torno a los -69 °C (Figura 3). Es importante resaltar, tal y como hicimos el mes anterior, que registrar temperaturas del aire en Marte positivas es algo excepcional. Cabe recordar también que las temperaturas oscilan cada día unos 60 °C, variando en un solo sol más que la media anual.
Debido a que este mes la cantidad de polvo atmosférico en suspensión ha sido mayor que la del mes anterior y tal y como se ha explicado anteriormente, esto ha provocado que las temperaturas mínimas medias hayan aumentado ligeramente (con una mayor cantidad de polvo hay un mayor efecto invernadero en el rango infrarrojo que emite el suelo por la noche y por tanto se retiene mejor el calor) y las máximas medias hayan disminuido (ahora entra menos radiación visible solar).
Figura 3. Evolución de la temperatura ambiente media medida por el instrumento REMS dentro del cráter (Fuente: CAB) Click en la imagen para ampliar.
Igualmente se puede apreciar en la Figura 3 que la evolución que están siguiendo las temperaturas este año es muy parecida a la de años anteriores.
Circulación atmosférica
Durante este mes comienza a debilitarse el periodo anual que bautizamos como de ventilación o mezcla completa (el cuál explicamos en el informe meteorológico del mes anterior), ya que las ondas de montaña que inundaban completamente el cráter con masas de aire del exterior del mismo empiezan a debilitarse, y por ello la mezcla del aire del interior del cráter con el del exterior comienza a ser más lenta.
Debido a las características topográficas de los cráteres de Marte, en ellos se produce un ascenso de masas de aire a lo largo de los bordes de los cráteres durante el día, y un descenso durante las noches. Estas circulaciones locales establecen un sistema durante todo el año marciano en el que las masas de aire que ascienden a lo largo de los bordes del cráter y de las laderas del Aeolis Mons durante el día convergen en altura sobre el cráter y se hunden de nuevo hacia la superficie para completar la circulación, proceso denominado subsidencia (Figura 4). Por lo tanto, en el centro del suelo del cráter, los vientos divergen cerca de la superficie, convergen en altura y aplastan al hundirse a la capa atmosférica más cercana al suelo, denominada CLA [4].
Figura 4. Fenómeno de subsidencia de masas de aire que debilitan la capa limite atmósferica.(Fuente de los datos: NASA/Goddard / Elaboración propia) Click en la imagen para ampliar.
La altura de CLA [4] depende de factores tan variados como la topografía, la rugosidad de la superficie, la intensidad del viento, el grado de calentamiento o enfriamiento del suelo, entre otros. Durante el día, el aporte de calor y la consiguiente mezcla vertical del aire incrementan el grosor de la CLA, que alcanza su máxima altura a primeras horas de la tarde; por el contrario, durante la noche el enfriamiento del suelo impide la turbulencia termodinámica (¡no la mecánica!) y el espesor de la CLA se reduce.
El rover Curiosity continua ascendiendo Aeolis Mons [3] por lo que seguimos alejándonos de la zona de máxima subsidencia (estrella roja de la Figura 4). Además, al ascender por las faldas del monte, se producen vientos provenientes esta ladera por la noche y hacia ella durante el día, y la presión media desciende (tal y como se aprecia en la comparativa de las presiones anuales de REMS) y las temperaturas suben al alejarse de las bolsas de aire frío del suelo del cráter.
Dust devils
Los remolinos de polvo, más conocidos como dust devils, se producen tanto en la Tierra como en Marte. Son producidos por procesos turbulentos convectivos cuando una fuerte irradiación solar calienta una zona del suelo más que las de su alrededor (recordemos que la superficie de Marte tiene una composición irregular y hay zonas que se calientan más que otras), haciendo que la masa de aire de esa zona del suelo más caliente ascienda por flotabilidad creando una bajada de presión por debajo de ella. Esta zona de baja presión atrae a las masas de aire colindantes acelerando el viento en superficie y haciendo que la bolsa de aire comience a rotar arrastrando el polvo en superficie e incorporándolo al remolino (Figura 5). Los dust devils juegan un papel fundamental en el mantenimiento de la cantidad de polvo atmosférico ya que son los principales inyectores de polvo en la atmósfera.
Figura 5. Esta imagen obtenida por el rover Curiosity en el mediodía del sol 1597 muestra un remolino de polvo o dust devil en acción dentro del cráter Gale (Fuente: NASA/JPL-Caltech/TAMU). Click aqui para saber más.
Además y como se ha comentado anteriormente, durante el primer y segundo año marciano la CLA estuvo muy debilitada (no era muy alta), limitando la turbulencia e impidiendo la formación de estos remolinos de polvo. Al ir escalando las faldas del Aeolis Mons y alejarnos de la zona de subsidencia durante el segundo y tercer año de la misión (Fig. 3), la CLA ha crecido lo suficiente (ahora es más alta o profunda) como para incrementar la turbulencia y permitir la formación de remolinos de polvo, los cuales empiezan a verse con muchísima frecuencia durante este mes (tal y como esperábamos) a diferencia de años anteriores.
Temperatura del suelo
Este mes las temperaturas del suelo han sido menos homogéneas que el anterior, registrando sus medias un ligero descenso, pero manteniéndose aun en una media de -35 °C. Esta tendencia es esperada ya que depende directamente de los cambios estacionales de radiación solar. La alta variabilidad de los datos es algo que también se registró en años anteriores durante este mes, y está muy relacionado con el polvo atmosférico, aunque también con que el terreno por el que ha transcurrido Curiosity ha contado con diferente inercia térmica [9] e incluso la influencia de Ireson puede reflejarse aquí, ya que tales relieves favorecen la distinta acumulación de materiales con diferentes características térmicas.
Figura 5. Evolución de la temperatura del suelo dentro del cráter Gale, medida por el instrumento REMS (Fuente: CAB) Click en la imagen para ampliar.
Solo nos queda agradecer a todo el equipo REMS su gran esfuerzo para adquirir estos valiosos datos.
[1] Por convenio se designó el 11 de Abril de 1955 como el comienzo del primer año marciano por varios motivos: esa fecha coincidía con el equinoccio de primavera marciano, Marte se encontraba en la mejor posición para su observación de los últimos 15 años, el año siguiente era el Año Internacional de la Geofísica y el de la primera tormenta global estudiada al detalle. Debido a que Marte se encuentra más alejado del Sol que la Tierra, su año dura casi el doble que el terrestre (concretamente 687 días terrestres).
[2] Sol es el nombre con que se denomina a un día en Marte, el cual dura 24 horas y 40 minutos. El número del sol hace referencia a las jornadas transcurridas desde que el rover Curiosity aterrizó en el cráter Gale.
[3] Aeolis Mons es el nombre que recibe el monte de 5,5 km de altura que está situado en el centro del cráter Gale. También recibe el nombre de monte Sharp en honor del geólogo americano Robert P. Sharp.
[4] La longitud solar (Ls) es el ángulo que forma el planeta Marte con el Sol (medido desde el equinoccio de primavera del hemisferio norte, donde Ls es 0) y una vuelta completa está dividida en 360 partes.
[5] La atmosfera de Marte tiene como componente mayoritario el CO2 y por tanto la presión ambiente está determinada por la concentración de este gas, que por otro lado ase acumula en los polos en forma de hielo.
[6] La marea térmica se produce cuando la luz del Sol calienta la superficie y la atmósfera en el lado diurno del planeta, haciendo que el aire se expanda hacia arriba reduciéndose la presión en superficie. En lado nocturno del planeta se produce el efecto contrario, la presión en superficie aumenta.
[7] La CLA es la capa de la atmósfera en la que predomina la mezcla turbulenta del aire, generada por el roce permanente con la superficie rugosa del suelo y por la elevación convectiva de burbujas de aire al calentarse.
[9] Inercia térmica es la capacidad que tiene un material de almacenar calor.