¿Tendremos pronto una tormenta global de polvo en Marte?

El polvo es uno de los actores principales de la atmósfera de Marte influyendo notablemente en su variabilidad atmosférica. Es tan fino que casi podríamos hablar de humo de polvo y además tiene un importante impacto radiativo: afecta tanto a la insolación como al flujo descendente infrarrojo. Generalmente, este polvo tiene un efecto anti-invernadero en las longitudes de onda solares, pero actúa contrariamente en el infrarrojo. Por lo tanto, un aumento de la cantidad de polvo atmosférico reduce en superficie el flujo entrante solar pero aumenta sin embargo el flujo descendente infrarrojo. El resultado neto es una disminución en la amplitud de la señal diurna de la temperatura tanto del aire como del suelo, aumentando las temperaturas nocturnas y disminuyendo las diurnas hasta en 20ºC. Esta alteración de las temperaturas tiene también un efecto en la presión y en los vientos, los cuales modifican tanto el transporte como la inyección de polvo a la atmósfera desde la superficie retroalimentando por tanto el proceso.

El polvo atmosférico tiene una fuerte implicación en el clima y la circulación general de la atmósfera marciana y, por ende, en las operaciones de las misiones de exploración. En ocasiones, debido a la irradiación solar que hace y su interacción con vientos en superficie hace que se produzcan remolinos de polvo conocidos como dust devils. Por desgracia, el conocimiento que tenemos sobre la dinámica de estos dust devils en la capa límite atmosférica -la capa más cercana a la superficie- es bastante pobre.

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Dust devil recorriendo la superficie marciana || Créditos: NASA (Imagen original).

Las tormentas globales de polvo son el proceso más estocástico de la atmósfera marciana, las cuales son impredecibles a día de hoy ya que no se conoce cuál es el mecanismo que las desencadena aunque sabemos que evolucionan desde tormentas locales de polvo en solo unos soles, que se originan en el hemisferio sur marciano y que rápidamente comienzan a cubrir los trópicos y el hemisferio norte. Estas tormentas globales de polvo se producen de media una vez cada tres años marcianos hasta que los depósitos de polvo, donde Hellas Planitia es una de las más importantes, se recargan. Hace ya cinco años marcianos que no se produce ninguna tormenta global de polvo en Marte, por lo que se espera que pronto se desencadene.

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Comparativa del aspecto de Marte sin tormenta de polvo (izquierda) y con una tormenta global (derecha) . Ambas están tomadas en 2001 || Créditos: NASA (Imagen original).

Aunque se desconoce que es lo que provoca el fenómeno, se han propuesto varios condicionantes para que se desencadene una tormenta global de polvo en Marte.

1) Los bordes de la cuenca Hellas favorecen los vientos de ladera.
2) Los altos niveles de la presión en superficie de la cuenca Hellas favorecen la suspensión del polvo en el aire.

Cuando nos aproximamos al equinoccio de primavera marciano, la presencia de los bordes del casquete polar sur cerca de Hellas proporcionan un fuerte gradiente térmico que deriva en circulaciones del tipo ‘brisa marina’ donde las masas de aire al sur de la cuenca se calientan mas rápido que las del casquete polar, generando así bajas presiones en Hellas e iniciando un movimiento de masas de aire desde la zona de altas presiones a la de bajas. Esta circulación de ‘brisa marina’ desencadena tormentas locales de polvo entre el casquete polar sur y la cuenca de Hellas, y cuando el rango de acción de estas tormentas locales es mucho mas amplio que el de costumbre -llegando a duplicar su tamaño- desencadena una tormenta global de polvo.

Una hipótesis elegante sobre este incremento de actividad teoriza que podría ser debida al acoplamiento de los momentos angulares orbital y rotacional del planeta Marte que se produce de media cada tres años marcianos, coincidiendo con el inicio de las tormentas globales de polvo (Mischna & Shirley 2016), pero hasta que no se demuestre, seguirá siendo una hipótesis.

Referencias:
M.A. Mischna & J.H. Shirley (2016). “Numerical Modeling of Orbit-Spin Coupling Accelerations in a Mars General Circulation Model: Implications for Global Dust Storm Activity“. arXiv preprint arXiv:1602.09137.

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