Perseverance confirmó un fenómeno largamente sospechado, en el que las descargas eléctricas y sus ondas de choque asociadas pueden originarse en los minitorbellinos del Planeta Rojo.
El rover Perseverance de la NASA ha grabado los sonidos de descargas eléctricas (chispas) y miniexplosiones sónicas en los remolinos de polvo de Marte. Este fenómeno, teorizado desde hace tiempo, ha sido confirmado mediante grabaciones de audio y electromagnéticas captadas por el micrófono SuperCam del rover. El descubrimiento, publicado el 26 de noviembre en la revista Nature, tiene implicaciones para la química atmosférica, el clima y la habitabilidad marcianos, y podría contribuir al diseño de futuras misiones robóticas y humanas a Marte.
Los remolinos de polvo, fenómenos frecuentes en el Planeta Rojo, se forman a partir de columnas de aire caliente que ascienden y giran. El aire cerca de la superficie del planeta se calienta al entrar en contacto con el suelo, más cálido, y asciende a través del aire más denso y frío que lo cubre. A medida que otro aire se desplaza por la superficie para reemplazar el aire caliente ascendente, este comienza a girar. Cuando el aire entrante asciende por la columna, adquiere velocidad como si patinadores girasen y acercasen los brazos al cuerpo. El aire que entra también levanta polvo, y así se forma una tolvanera.
SuperCam ha registrado 55 eventos eléctricos distintos a lo largo de la misión, comenzando en el día marciano número 215, o sol, en 2021. Dieciséis se registraron cuando los remolinos de polvo pasaron directamente sobre el rover.
Décadas antes del aterrizaje de Perseverance, los científicos teorizaron que la fricción generada por los diminutos granos de polvo que se arremolinan y rozan entre sí en los remolinos de polvo marcianos podría generar suficiente carga eléctrica como para producir arcos eléctricos. Denominado efecto triboeléctrico, es el fenómeno que se produce cuando alguien camina sobre una alfombra con calcetines y luego toca el pomo metálico de una puerta, generando una chispa. De hecho, ese nivel de descarga es aproximadamente el mismo que el que podría producir un remolino de polvo marciano.
“La carga triboeléctrica de partículas de arena y nieve está bien documentada en la Tierra, especialmente en regiones desérticas, pero rara vez resulta en descargas eléctricas reales”, afirmó Baptiste Chide, miembro del equipo científico de Perseverance y científico planetario del Instituto de Investigación en Astrofísica y Planetología de Francia. “En Marte, la tenue atmósfera hace que el fenómeno sea mucho más probable, ya que la cantidad de carga necesaria para generar chispas es mucho menor que la requerida en la atmósfera cercana a la superficie de la Tierra”.
El instrumento SuperCam de Perseverance lleva un micrófono para analizar los sonidos del láser al impactar contra las rocas, pero el equipo también ha captado los sonidos del viento e incluso la primera grabación de audio de una tolvanera marciana. Los científicos sabían que podía captar perturbaciones electromagnéticas (estática) y sonidos de descargas eléctricas en la atmósfera. Lo que desconocían era si tales eventos ocurrían con la suficiente frecuencia o si el rover llegaría a estar lo suficientemente cerca como para registrar uno. Entonces comenzaron a evaluar los datos recopilados durante la misión, y no tardaron en encontrar los sonidos reveladores de la actividad eléctrica.
Crujido, estallido
“Conseguimos algunos buenos sonidos donde se puede escuchar claramente el chasquido de la chispa”, dijo el coautor Ralph Lorenz, científico de Perseverance en el Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins en Laurel, Maryland. En la grabación del remolino de polvo del Sol 215, se puede escuchar no solo el sonido eléctrico, sino también la pared del remolino de polvo moviéndose sobre el róver. Y en la grabación del Sol 1296, se escucha todo eso, además de algunas partículas que impactan en el micrófono.
Otras treinta y cinco descargas se asociaron con el paso de frentes convectivos durante tormentas de polvo regionales. Estos frentes presentan una intensa turbulencia que favorece la carga triboeléctrica y la separación de cargas, que ocurre cuando dos objetos entran en contacto, transfieren electrones y se separan (la parte del efecto triboeléctrico que produce una chispa de electricidad estática).
Los investigadores descubrieron que las descargas eléctricas no parecían aumentar durante las temporadas en que las tormentas de polvo, que aumentan globalmente la presencia de polvo atmosférico, son más comunes en Marte. Este resultado sugiere que la acumulación eléctrica está más estrechamente relacionada con el levantamiento turbulento localizado de arena y polvo que con la alta densidad de polvo únicamente.
Efectos profundos
La prueba de estas descargas eléctricas es un descubrimiento que cambia drásticamente nuestra comprensión de Marte. Su presencia significa que la atmósfera marciana puede cargarse lo suficiente como para activar reacciones químicas, lo que lleva a la creación de compuestos altamente oxidantes, como cloratos y percloratos. Estas sustancias fuertes pueden destruir eficazmente las moléculas orgánicas (que constituyen algunos de los componentes de la vida) en la superficie y descomponer muchos compuestos atmosféricos, alterando por completo el equilibrio químico general de la atmósfera marciana.
Este descubrimiento también podría explicar la enigmática capacidad del metano marciano para desaparecer rápidamente, ofreciendo una pieza crucial para comprender las limitaciones que la vida pudo haber enfrentado y, por lo tanto, el potencial del planeta para ser habitable.
Dada la omnipresencia de polvo en Marte, la presencia de cargas eléctricas generadas por la fricción de partículas probablemente también influya en el transporte de polvo en Marte. El modo en que el polvo se desplaza en Marte desempeña un papel fundamental en el clima del planeta, pero aún se comprende poco.
Confirmar la presencia de descargas electrostáticas también ayudará a la NASA a comprender los riesgos potenciales para los equipos electrónicos de las misiones robóticas actuales. El hecho de que no se hayan reportado efectos adversos de descargas electrostáticas en varias décadas de operaciones en la superficie de Marte podría atestiguar las cuidadosas prácticas de aterrizaje de las naves espaciales. Los hallazgos también podrían fundamentar las medidas de seguridad desarrolladas para los futuros astronautas que exploren el Planeta Rojo.
Más sobre Perseverance
Administrado por Caltech para la NASA, el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) en el sur de California construyó y gestiona las operaciones del róver Perseverance en nombre de la Dirección de Misiones Científicas de la agencia, como parte del Programa de Exploración de Marte de la NASA.
Para obtener más información en Inglés sobre Perseverance, visite https://science.nasa.gov/mission/mars-2020-perseverance
Traducción no oficial con fines divulgativos del artículo original en Inglés.
Créditos: NASA / JPL-Caltech