Aproximadamente cada dos años terrestres, cuando es verano en el hemisferio sur de Marte, el vapor de agua puede ascender desde la parte inferior a la atmósfera marciana superior.
Allí, los vientos arrastran este gas al polo norte. Aunque parte del vapor de agua se descompone y escapa al espacio, el resto se hunde cerca de los polos.
Investigadores del Instituto de Física y Tecnología de Moscú y del Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar (MPS) en Alemania describen este inusual ciclo del agua en Marte en una edición actual de Geophysical Research Letters.
Sus simulaciones por computadora muestran cómo el vapor de agua supera la barrera del aire frío en la atmósfera media de Marte y alcanza capas atmosféricas más altas. Esto podría explicar por qué Marte, a diferencia de la Tierra, ha perdido la mayor parte de su agua.
Hace miles de millones de años, Marte era un planeta rico en agua con ríos e incluso un océano. Desde entonces, nuestro planeta vecino ha cambiado dramáticamente. Hoy en día, solo existen pequeñas cantidades de agua congelada en el suelo; en la atmósfera, el vapor de agua se registra sólo en trazas.
Con todo, el planeta puede haber perdido al menos el 80 por ciento de su agua original. En la atmósfera superior de Marte, la radiación ultravioleta del sol divide las moléculas de agua en hidrógeno (H) y radicales de hidróxilo (OH). El hidrógeno escapó de allí irremediablemente al espacio.
Las mediciones por sondas espaciales y telescopios espaciales muestran que incluso hoy en día, el agua todavía se pierde de esta manera. Pero, ¿cómo es esto posible? La capa de la atmósfera media de Marte, como la tropopausa de la Tierra, debería detener el aumento del gas. Después de todo, esta región suele ser tan fría que el vapor de agua se convierte en hielo. ¿cómo llega el vapor de agua marciano a las capas superiores de aire?.
ATMOSFERA PUNTUALMENTE PERMEABLE AL VAPOR DE AGUA En sus simulaciones para este nuevo estudio, los investigadores rusos y alemanes identificaron un mecanismo previamente desconocido que recuerda a un tipo de bomba. Su modelo describe exhaustivamente los flujos en toda la envoltura de gas que rodea Marte desde la superficie hasta una altitud de 160 kilómetros. Los cálculos muestran que la atmósfera media, normalmente helada, se vuelve permeable al vapor de agua dos veces al día, pero solo en una determinada ubicación y en cierta época del año.
La órbita de Marte juega un papel decisivo en esto. Su camino alrededor del Sol, que dura aproximadamente dos años terrestres, es mucho más elíptico que el de nuestro planeta. En el punto más cercano al sol (que coincide aproximadamente con el verano del hemisferio sur), Marte está aproximadamente 42 millones de kilómetros más cerca del sol que en su punto más lejano. Por lo tanto, el verano en el hemisferio sur es notablemente más cálido que el verano en el hemisferio norte.
«Cuando es verano en el hemisferio sur, en ciertas horas del día, el vapor de agua puede aumentar localmente con masas de aire más cálidas y llegar a la atmósfera superior», dice Paul Hartogh, del MPS, que resume los resultados del nuevo estudio. En las capas atmosféricas superiores, los flujos de aire transportan el gas a lo largo de las longitudes hasta el polo norte, donde se enfría y se hunde nuevamente. Sin embargo, parte del vapor de agua se escapa de este ciclo: bajo la influencia de la radiación solar, las moléculas de agua se desintegran y el hidrógeno se escapa al espacio.
Otra peculiaridad marciana puede fortalecer este ciclo hidrológico inusual: enormes tormentas de polvo que abarcan todo el planeta y afectan repetidamente a Marte a intervalos de varios años. Las últimas tormentas de este tipo ocurrieron en 2018 y 2007 y fueron documentadas exhaustivamente por sondas espaciales que orbitaban Marte. «Las cantidades de polvo que se arremolinan en la atmósfera durante una tormenta de este tipo facilitan el transporte de vapor de agua a las capas de aire», dice Alexander Medvedev de MPS.
Los investigadores calcularon que durante la tormenta de polvo de 2007, el doble de vapor de agua llegó a la atmósfera superior que durante un verano sin tormentas en el hemisferio sur. Dado que las partículas de polvo absorben la luz solar y, por lo tanto, se calientan, las temperaturas en toda la atmósfera aumentan hasta 30 grados. «Nuestro modelo muestra con una precisión sin precedentes cómo el polvo en la atmósfera afecta los procesos microfísicos involucrados en la transformación del hielo en vapor de agua», explica Dmitry Shaposhnikov, del Instituto de Física y Tecnología de Moscú, primer autor del nuevo estudio.
«Aparentemente, la atmósfera marciana es más permeable al vapor de agua que la de la Tierra», concluye Hartogh. «El nuevo ciclo estacional del agua que se ha encontrado contribuye enormemente a la continua pérdida de agua de Marte».
