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Diferencias polvorientas entre Marte y la Tierra

Los meteorólogos lo vieron venir hace unos días: los vientos aumentaban, el polvo se levantaba sobre el paisaje y la visibilidad disminuía. Los vuelos tienen que ser cancelados… Otro vuelo retrasado durante todo un año.

Excepto que esta vez, la agitación estaba en Marte. El vuelo se retrasó por Helicóptero de creatividad de la NASA, Que en enero de 2022 se convirtió en el primer avión derribado por una tormenta de polvo en otro planeta (foto de arriba).

Tanto Marte como la Tierra están expuestos regularmente a tormentas de polvo de varios tamaños. Y si bien hay algunas similitudes entre los eventos, incluso ahora que se han cancelado los vuelos, también hay algunas diferencias clave.

En la Tierra, un tercio de la superficie terrestre del planeta está cubierto de arena y polvo, mientras que el resto se basa en la vida vegetal, el hielo, el agua y los asentamientos humanos. Las tormentas de polvo más grandes se originan en vastos desiertos como el Sahara (que se muestra a continuación), el Gobi y la Península Arábiga. También pueden prosperar en áreas remotas, la Patagonia, el suroeste de los Estados Unidos y México, o áreas que experimentan sequías severas. De acuerdo con las estimaciones de los científicos, de 20 a 40 millones de toneladas de polvo flotan en la atmósfera de la Tierra en un día determinado, y entre 1 y 3 mil millones de toneladas de polvo se levantan y depositan de regreso a la Tierra cada año (equivalente a 10 000 a 30 000 a plena carga). portaaviones).

En Marte, las tormentas de polvo y los demonios pueden aparecer en casi cualquier lugar porque el planeta está seco y polvoriento en casi todos los lugares a los que miramos. Miles de millones de años de meteorización, tal vez de aguas antiguas y, más recientemente, por la explosión perpetua de arena de las tormentas impulsadas por el viento, crearon un planeta cubierto de guijarros y polvo. Las partículas son muy pequeñas y algo electrostáticas, por lo que se adhieren a las superficies como lo hacen los cacahuetes espumosos en el suelo.

Tanto en la Tierra como en Marte, las tormentas de polvo pueden degradar gravemente la calidad del aire y obstruir motores y engranajes. En tierra, las aeronaves pueden verse afectadas por el polvo en el aire porque puede dañar los motores a reacción y limpiar los parabrisas, al mismo tiempo que reduce la visibilidad de los pilotos. En Marte, un Gran tormenta de polvo en junio de 2018 El rover Opportunity de la NASA, de 15 años, ha completado su misión. Había tanto polvo tan alto que los paneles solares del rover no podían recoger suficiente luz solar para recargar las baterías.

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El polvo del suelo generalmente es capturado por frentes meteorológicos y tormentas, con variaciones en la temperatura, la presión atmosférica y el contenido de humedad que aceleran el flujo de aire en el paisaje. Los vientos fuertes se mueven a través de la tierra seca y recogen granos sueltos de polvo mineral, a veces los elevan a cientos o miles de pies en la atmósfera y los transportan de decenas a miles de millas a favor del viento. (La imagen de abajo, tomada desde la Estación Espacial Internacional, muestra un Tormenta sobre 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 se eleva tanto, la gravedad y la precipitación lo devuelven a la superficie. Todo esto suele ocurrir en cuestión de horas o días.

Marte, sin embargo, no tiene tropopausa. El científico de aerosoles de la NASA Ralph Kahn, que estudió las atmósferas de los planetas antes de centrarse en la Tierra, explicó que sin esta barrera similar a un manto (creada por el ozono estratosférico de la Tierra) y sin lluvia para derribarla, el polvo marciano podría ascender más hacia la atmósfera. aéreo.

Los vientos marcianos surgen principalmente de las diferencias en la forma en que la superficie de la Tierra calentado por la luz del sol Entre los dos hemisferios, entre el día y la noche, y entre superficies altas y bajas. Estas diferencias en el calentamiento hacen que las columnas de aire se eleven a escalas locales (formando remolinos de polvo) y estimulan el flujo horizontal de vientos a escalas regionales.

Aunque los vientos en Marte pueden no ser tan fuertes como los vientos más fuertes en la Tierra, son lo suficientemente fuertes como para hacer girar todo, desde demonios de polvo (que se muestran en la animación a continuación) hasta vastas columnas que bloquean la luz solar. diferente a Algunas películas de fantasíaEs poco probable que las tormentas sean lo suficientemente fuertes como para hacer volar vehículos y personas. Esto se debe a que la atmósfera de Marte es más delgada, alrededor del 1% de la densidad (presión) de la atmósfera de la Tierra en la superficie, por lo que vientos similares no ejercen tanta fuerza sobre el Planeta Rojo.

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Marc Lemon, un científico planetario del Instituto de Ciencias Espaciales que estudia aerosoles y participó en el programa de Marte de la NASA que se remonta a los días de… Pionero. «El polvo se mueve debido al clima, pero luego el polvo mantiene ese clima. Almacena y transfiere energía alrededor de Marte de la misma manera que el agua puede mover la energía en la Tierra».

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

“Los efectos son acumulativos y dramáticos, por lo que se acumula mucho polvo en el cielo”, dijo Lemon. La imagen de arriba del Mars Reconnaissance Orbiter muestra una espesa columna de polvo sobre Utopia Planetia en noviembre de 2007.

Cada año, Marte experimenta algunas tormentas de polvo de tamaño mediano que cubren regiones del tamaño de un continente y duran varias semanas. Y a menudo, por razones que los científicos aún no pueden explicar, las tormentas de polvo marcianas pueden construirse sobre sí mismas hasta tragarse todo el planeta. (El Evento Global de Polvo de 2018 se muestra a continuación). Estas tormentas masivas a escala planetaria parecen ocurrir cada tres o cuatro años en Marte (seis a ocho años terrestres). Kahn señaló que «no hay nada en la Tierra que se compare».

Una forma de medir la intensidad de las tormentas de polvo en la Tierra es la profundidad óptica del aerosol (AOD), que es una medida de la cantidad de luz que absorben o reflejan las partículas de polvo, los aerosoles naturales o los contaminantes del aire. Según Kahn, un día despejado en la Tierra tiene un AOD de 0,1 a 0,2 en medio de la luz visible. Cuando el AOD es 1,0, la intensidad de la luz solar en la superficie disminuye en dos tercios. Una columna de humo o polvo realmente espesa puede tener un AOD de 7.0 o más, por lo que el día puede comenzar a parecerse a la noche cuando el cielo está lleno de grandes partículas de incendios forestales o tormentas de polvo.

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Según Lemon, cuando el rover Opportunity quedó inactivo durante una tormenta de polvo global en 2018, el AOD en Marte estaba entre 9 y 11. También ocurrieron eventos globales de polvo similares en 2007 y 2001.

Las tormentas de polvo generalmente crecen en Marte en el hemisferio sur en verano (invierno en el hemisferio norte). A diferencia de las estaciones en la Tierra (que son una función de la inclinación del eje), el Planeta Rojo está mucho más cerca del Sol durante el verano del Hemisferio Sur. Esto da como resultado una temperatura superficial más alta y más polvo entrando a la atmósfera en comparación con otras épocas del año.

Con el verano del sur ahora aquí, podríamos esperar Más retrasos en los vuelos En los próximos meses en Marte.

Imágenes de NASA Earth Observatory por Lorraine Dauphin, utilizando datos VIIRS de NASA EOSDIS bayonetaY el GIBS / Cosmovisióny el Sistema Conjunto de Satélites Polares (JPSS). Imágenes de la sonda de exploración de Marte de NASA/JPL-Caltech/MSSS y animación del rover Mars Perseverance de NASA/JPL-Caltech/SSI. foto de astronauta ISS040-E-90343 Adquirido el 8 de septiembre de 2014 con una cámara digital Nikon D3S con un objetivo de 80 mm y proporcionado por el Centro de Observación de la Tierra de la Estación Espacial Internacional y la Unidad de Ciencias de la Tierra y Teledetección del Centro Espacial Johnson. Historia de miguel carlowiczcon un informe de Katie Mersman, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.