Diferencias de polvo entre Marte y la Tierra

Los meteorólogos lo vieron venir con días de anticipación: los vientos aumentaron, el polvo se levantó en el paisaje y la visibilidad disminuyó. Hay que cancelar vuelos… otro retraso de vuelo en un año.

Excepto que esta vez, la interrupción fue en Marte. el vuelo se retrasó helicóptero inteligente de la NASA, Será la primera nave espacial en aterrizar en otro planeta (en la foto de arriba) en enero de 2022 a través de una tormenta de polvo.

Tanto Marte como la Tierra son golpeados regularmente por tormentas de polvo de diversos grados. Si bien hay algunas similitudes entre los eventos, que ahora incluyen cancelaciones de vuelos, también hay algunas diferencias clave.

En la Tierra, un tercio de la masa terrestre está cubierta por arena y polvo, mientras que el resto está anclado por vida vegetal, hielo, agua y habitación humana. Las tormentas de polvo más grandes surgen de vastos desiertos como el Sahara (que se muestra a continuación), el Gobi y la Península Arábiga. También pueden aparecer en el Outback, la Patagonia, el suroeste de los Estados Unidos y México, o en áreas que experimentan sequías severas. Los científicos estiman que de 20 a 40 millones de toneladas de polvo flotan en la atmósfera de la Tierra en un día determinado, y de 1 a 3 mil millones de toneladas de polvo se levantan y se depositan en la Tierra cada año (10 000 a 30 000 portaaviones completamente cargados).

En Marte, los remolinos de polvo y las tormentas pueden surgir en cualquier lugar, porque el planeta está seco y polvoriento, en todos los lugares que lo hemos visto. Miles de millones de años de meteorización, probablemente por agua antigua y, más recientemente, por la erosión permanente de las tormentas impulsadas por el viento, han creado un planeta cubierto de arena y polvo. Las partículas son muy pequeñas y ligeramente electrostáticas, por lo que se adhieren a la superficie como cacahuetes de espuma en la Tierra.

Tanto en la Tierra como en Marte, las tormentas de polvo pueden obstruir la maquinaria y los equipos y reducir gravemente la calidad del aire. En la Tierra, los aviones pueden quedar en tierra por el polvo en el aire, ya que puede dañar los motores a reacción y los parabrisas, al tiempo que reduce la visibilidad de los pilotos. En Marte, A Gran tormenta de polvo en junio de 2018 Terminó la misión del rover Opportunity de la NASA de 15 años. El polvo estuvo allí el tiempo suficiente para que los paneles solares del rover no pudieran recolectar suficiente luz solar para recargar las baterías.

El polvo terrestre generalmente es recogido por frentes meteorológicos y tormentas, donde las diferencias de temperatura, presión atmosférica y humedad aceleran el flujo de aire a través del paisaje. Los fuertes vientos se mueven sobre tierras áridas y recogen granos sueltos de polvo mineral, a veces levantándolos de cientos a miles de pies en la atmósfera y llevándolos decenas de miles de millas río abajo. (La foto de abajo, tomada desde la Estación Espacial Internacional, muestra Tormenta en el norte de África en 2014.) Pero el polvo no se eleva por encima de la tropopausa, la barrera de presión natural entre la troposfera y la estratosfera. Incluso si el polvo es tan denso, la gravedad y la precipitación lo traerán de regreso a la superficie. Todo esto suele ocurrir en unas pocas horas o días.

Sin embargo, Marte no tiene tropopausa. Ralph Kahn, un científico de aerosoles de la NASA que estudió las atmósferas planetarias antes de enfocarse en la Tierra, explicó que sin esta barrera similar a un casquete (creada por el ozono estratosférico en la Tierra) y la precipitación, el polvo marciano ascendería a la atmósfera.

Los vientos marcianos son causados ​​principalmente por diferencias en la superficie. Calentado por la luz del sol entre hemisferios, entre el día y la noche, y entre superficies elevadas y deprimidas. Estas variaciones en el calentamiento conducen a un afloramiento de aire a escalas locales (creando remolinos de polvo) e inducen un flujo de aire horizontal a escalas regionales.

Aunque no son tan poderosos como los vientos de tormenta en la Tierra, los vientos en Marte son lo suficientemente fuertes como para agitar todo, desde remolinos de polvo (que se muestran en las animaciones a continuación) hasta enormes columnas que bloquean la luz solar. De lo contrario Algo de ficción cinematográfica, es poco probable que las tormentas sean lo suficientemente poderosas como para derribar vehículos y personas. La atmósfera de Marte es delgada, alrededor del 1 por ciento de la densidad (presión) de la atmósfera de la Tierra en la superficie, por lo que vientos similares no ejercerían mucha fuerza sobre el Planeta Rojo.

«El polvo es crítico para el clima marciano», dijo Mark Lemon, un científico planetario del Instituto de Ciencias Espaciales que estudia aerosoles y está involucrado en el programa de Marte de la NASA. Pionero. «El polvo se mueve por la meteorización, pero el polvo mantiene esa meteorización. Almacena energía y la mueve alrededor de Marte.

El polvo marciano permanece en el aire durante mucho tiempo, a veces semanas o meses. La gravedad es más débil, es aproximadamente un tercio de la de la Tierra, y la delgada atmósfera tiene menos resistencia. Una vez que se lanza, una tormenta de polvo en Marte a veces puede alimentarse a sí misma. El polvo en la atmósfera marciana absorbe la luz solar y calienta el aire que lo rodea. Esto enfatiza las diferencias de calor entre la superficie y el aire y las diferencias de calor entre una parte de la superficie y otra, las cuales pueden causar más flujo de aire vertical y horizontal.

“Los impactos son acumulativos y dramáticos, por lo que hay mucho polvo en el cielo”, dijo Lemmon. La imagen de arriba del Mars Reconnaissance Orbiter muestra una densa nube de polvo sobre Utopia Planitia en noviembre de 2007.

Cada año, Marte tiene algunas tormentas de polvo moderadamente grandes que cubren áreas del tamaño de un continente y duran varias semanas. De vez en cuando, por razones que los científicos aún no pueden explicar, las tormentas de polvo marcianas pueden acumularse hasta engullir todo el planeta. (El evento de polvo global de 2018 se muestra a continuación). Estas tormentas masivas a escala planetaria parecen ocurrir cada tres o cuatro años marcianos (seis a ocho años terrestres). «No hay nada comparable en la tierra», señaló Kahn.

Una forma de medir la intensidad de las tormentas de polvo en la Tierra es a través de la profundidad óptica de aerosoles (AOD), que muestra cuánta luz es absorbida o reflejada por el polvo, los aerosoles naturales o las partículas contaminantes en el aire. Según Kahn, un día despejado en la Tierra tiene un AOD de 0,1 a 0,2 en la luz visible media. Cuando el AOD es 1,0, la intensidad de la luz solar en la superficie se reduce en dos tercios. Un penacho de humo o polvo muy espeso puede tener un AOD de 7.0 o más, por lo que el día puede empezar a parecerse a la noche cuando el cielo está lleno de partículas de grandes incendios forestales o tormentas de polvo.

Según Lemon, cuando el rover Opportunity dejó de funcionar durante una tormenta de polvo global en 2018, el AOD en Marte estaba entre 9 y 11. Eventos similares de polvo global ocurrieron en 2007 y 2001.

Las tormentas de polvo suelen crecer en Marte durante el verano del hemisferio sur (invierno del hemisferio norte). A diferencia de las estaciones en la Tierra (que son una función de la inclinación del eje), el Planeta Rojo está significativamente más cerca del Sol durante el verano del hemisferio sur. Esto conduce a una superficie más cálida y a que se cargue más polvo en la atmósfera que en otras épocas del año.

Ahora que comienza el verano austral, podemos esperar Más retrasos en los vuelos Marte en los próximos meses.

Imágenes de NASA Earth Observatory por Lauren Dauphin, utilizando datos VIIRS de NASA EOSDIS Lanza, GIBS/CosmovisiónY esto Sistema de satélite polar compuesto (JPSS). Imágenes de Mars Reconnaissance Orbiter de NASA/JPL-Caltech/MSSS y animación de Perseverance Mars Rover de NASA/JPL-Caltech/SSI. foto de astronauta ISS040-E-90343 El 8 de septiembre de 2014, se adquirió con una cámara digital Nikon D3S con una lente de 80 milímetros y es proporcionada por la Instalación de Observación de la Tierra de la tripulación de la ISS y la Unidad de Geociencias y Teledetección del Centro Espacial Johnson. Historia de miguel karlovichCon un informe de Katie Mersman, NASA Goddard Space Flight Center.