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| Crédito: Michael S. Helfenbein; Imagen cortesía de NASA/JPL-Caltech |
Mientras los científicos se preparan para realizar misiones de investigación tripuladas a planetas y lunas cercanos, han identificado la necesidad de algo más que rovers y cohetes.
Necesitan previsiones meteorológicas precisas. Sin ellas, cualquier viaje a la superficie puede estar a una tormenta de polvo del desastre.
Un nuevo estudio de Yale ayuda a sentar las bases de unas previsiones más precisas y de otro mundo al tomar un fenómeno relacionado con la corriente en chorro de la Tierra y aplicarlo a los patrones meteorológicos de Marte y Titán, la mayor luna de Saturno. El estudio aparece en la revista Nature Astronomy.
"Creo que las primeras previsiones precisas de tal vez unos pocos días de Marte pueden estar a sólo una década de distancia", dijo el autor principal J. Michael Battalio, un investigador postdoctoral en ciencias de la Tierra y planetarias en la Facultad de Artes y Ciencias de Yale. "Sólo es cuestión de combinar mejores conjuntos de datos observacionales con modelos numéricos suficientemente refinados".
"Pero hasta entonces, podemos confiar en las conexiones entre el clima y el tiempo para ayudar a anticipar las tormentas de polvo".
En la Tierra, la regularidad de los sistemas de tormentas en las latitudes medias está asociada a lo que se denomina modo anular, una variabilidad del flujo atmosférico que no está relacionada con el ciclo de las estaciones. Los modos anulares afectan a la corriente en chorro, a las precipitaciones y a la formación de nubes en todo el planeta. Explican hasta un tercio de la variabilidad de los "remolinos" impulsados por el viento, incluidas las ventiscas en Nueva Inglaterra y los brotes de tormentas severas en el Medio Oeste.
Tras observar que la regularidad de las tormentas de polvo en el hemisferio sur de Marte era similar a la repetibilidad de los remolinos terrestres, Battalio concibió el nuevo estudio. En concreto, tras examinar 15 años de observaciones atmosféricas de Marte en un conjunto de datos públicos, descubrió que Marte también tiene modos anulares, al igual que la Tierra.
El supervisor del laboratorio de Battalio, Juan Lora, profesor adjunto de ciencias de la Tierra y planetarias en Yale, sugirió que también buscaran modos anulares en Titán. Aunque hay muy pocas observaciones atmosféricas de Titán, Lora ha desarrollado un modelo climático global muy apreciado para la luna, llamado Modelo Atmosférico de Titán (TAM).
De hecho, Battalio y Lora descubrieron que los modos anulares también son prominentes en sus simulaciones de Titán. De hecho, los investigadores descubrieron que los modos anulares en Titán -y en Marte- son incluso más influyentes que en la Tierra. Parecen ser responsables de hasta la mitad de la variabilidad del viento en Marte y de dos tercios de la variabilidad del viento en Titán.
"Las nubes de metano y los cambios en la superficie causados por la lluvia de metano en Titán se han observado antes", dijo Lora, que es coautor del estudio. "Y ahora parece que estos eventos están conectados con los cambios de la fuerte corriente en chorro de Titán, influenciada por sus modos anulares".
Añadió Battalio: "El hecho de que hayamos encontrado modos anulares en mundos tan diferentes de la Tierra como Marte y Titán también significa que pueden ser omnipresentes en las atmósferas planetarias, desde Venus, hasta los gigantes gaseosos o los exoplanetas."
En cuanto a Marte, sus tormentas de polvo van desde pequeños diablos de polvo que se producen constantemente hasta tormentas de polvo globales que rodean el planeta una vez cada pocos años. Las tormentas más pequeñas duran menos de un día, pero los eventos globales pueden durar meses. También hay fenómenos regionales que duran de días a semanas.
"Comprender y predecir estos fenómenos es vital para la seguridad de las misiones, en particular las que dependen de la energía solar, pero también para todas las misiones que aterrizan en la superficie", dijo Battalio. "Durante los eventos regionales más grandes, el polvo puede llegar a ser tan espeso a veces como para hacer que el día parezca tan oscuro como la mitad de la noche. Incluso sin un evento grande y dramático, las tormentas regionales son una característica periódica".
Es esta naturaleza periódica, según los investigadores, la que podría permitir que los modos anulares predijeran las tormentas de polvo. Los modos de Marte, Titán y la Tierra se producen regularmente. Dado que los modos anulares inciden en los remolinos que provocan las tormentas de polvo, el análisis en tiempo real de los modos anulares permite predecir de forma sencilla las tormentas de polvo sin tener que recurrir a un modelo complejo.
El rover robótico Opportunity aterrizó en Marte en 2004 para una misión de 90 días; funcionó durante más de 14 años, en parte hibernando durante las tormentas de polvo. El módulo de aterrizaje robótico InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) llegó a Marte en 2018.
"Un evento global es lo que finalmente terminó con el rover Opportunity, pero la lenta acumulación de polvo está actualmente poniendo en peligro la supervivencia de la misión InSight", dijo Battalio.
Fuentes, créditos y referencias:
J. Michael Battalio et al, Annular modes of variability in the atmospheres of Mars and Titan, Nature Astronomy (2021). DOI: 10.1038/s41550-021-01447-4