Tener modelos eficientes que permitan comprender y predecir el clima y el comportamiento de la atmósfera de la Tierra nos permite, no sólo salir de la casa con paraguas si sabemos que es probable que llueva, sino salvar millones de vidas en la prevención de desastres por eventos climáticos, hacer agricultura de precisión, practicar un diseño inteligente de la infraestructura y las ciudades, entre muchos otros beneficios. Con 8 misiones activas actualmente en Marte -6 orbitadores, un vehículo explorador y un robot geofísico-, al menos dos vehículos exploradores más que se lanzarán en 2020; y todo esto preparando la posible llegada de los seres humanos al Planeta Rojo en el próximo par de décadas, la información y comprensión meteorológica y atmosférica del planeta se convierte, más que un capricho científico, en una necesidad.
Así lo ha demostrado un consorcio de instituciones españolas, lideradas por el Centro de Astrobiología y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial, organismo Público de Investigación de ese país, quienes se han convertido en los expertos meteorólogos del planeta con dos estaciones operativas actualmente -REMS en Curiosity, TWINS en InSight- y una tercera que se acaba de entregar al Laboratoria de Propulsión a Chorro (JPL) de la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio (NASA) para su integración y pruebas, y que emprenderá su viaje entre el 17 de julio y el 5 de agosto del próximo año desde el Centro Espacial Kennedy de Cabo Cañaveral, Florida -como parte de MEDA en el rover Mars 2020.
Instrumento REMS a bordo de Curiosity en Marte
Crédito: NASA
Instrumento TWINS a bordo de Insight en Marte
Crédito: NASA
MEDA el clima
Se dice que en la NASA, mientras más creatividad tenga el nombre de tu misión o instrumento, más probabilidad tiene de ser aprobado. MEDA es el acrónimo de Mars Environmental Dynamic Analyzer - Analizador de Dinámicas Medioambientales de Marte-, pero es anunciado simpáticamente en la página oficial de la agencia estadounidense como una forma de indicar que “MEDA el clima”, en español.
Explica a Hacia el Espacio José Antonio Rodríguez Manfredi, investigador principal del instrumento, que se compone de un conjunto de 11 sensores meteorológicos y de medida que vacían sus datos a una unidad de control en el interior del vehículo. Cada uno de ellos está especializado en la caracterización de un parámetro ambiental, incluyendo temperatura del aire, humedad, presión atmosférica, la radiación visible, ultravioleta e infrarroja que llega a la superficie, volumen de polvo y la velocidad del viento. Además, la misma NASA ha colaborado al instrumento con una cámara dedicada para poder tomar imágenes de la superficie del cielo, con lo cual se podrá caracterizar la opacidad atmosférica.
“El sábado 18 de mayo pasado fue la primera vez que se encendía, que se le daba corriente, que se le daba potencia a nuestro instrumento. Fue realmente una mezcla de miedo; algo va a pasar. Seguro que a ver qué ocurre. Pero después, excitación porque ha sido un paso realmente importante y que ha supuesto una tranquilidad. Lo que tendrá que ocurrir en los próximos meses será el ver la interacción que puede haber entre los distintos instrumentos, si hubiese alguna, encendiendo varios a la vez. Y además también, ponerlo en condiciones marcianas.”
Todos están situados alrededor del mástil principal, imitando el éxito de su antecesor: “Este proyecto viene como herencia de REMS, el instrumento que está a bordo de Curiosity, el instrumento en Marte actualmente. Fue nuestro primer instrumento, el primer instrumento ambiental en donde aprendimos muchísimo. Aprendimos realmente cómo es un proyecto de espacio, de su complicación y además también del propio desarrollo y durante la operación estos últimos años hemos aprendido mucho de la estrategia. Todas esas lecciones aprendidas las hemos incorporado a esta nueva generación que es MEDA.”
Descripción del instrumento MEDA en Mars 2020
Crédito: NASA
Lo que sabemos
Después de su llegada en agosto del 2012, Curiosity, a través de su instrumento REMS, nos ha dado una buena idea de cómo es el clima en el cráter Gale, de más de 150 kilómetros de diámetro y que alguna vez fue el lugar de ríos y lagos. Las temperaturas extremas de esta locación en el ecuador del planeta van desde los agradables 15.9⁰ Celsius en una tarde de verano, hasta los -100⁰ en una noche de invierno. Pero el promedio de un día cálido ronda entre los 0 grados hasta los -90. REMS ha hecho mediciones cada hora durante los casi 7 años en la superficie marciana, de las que ha aprendido también que la presión atmosférica es menor a 1/100 que la de la Tierra y que el ambiente es mucho más seco, con un contenido de vapor de agua es entre 1000 a 10 mil veces menor que en nuestro planeta.
Las estaciones han probado ser particulares. La presión atmosférica varía un 25% entre el invierno y el verano, debido a la captura y liberación que hacen los casquetes polares estacionales del dióxido de carbono, que compone un 95.3% de la atmósfera. También, la visibilidad es clara durante el invierno, pero el polvo marciano invade el paisaje durante la primavera, verano y otoño.
Clima en Marte en tiempo real
Otro punto de medición meteorológica se ha sumado para abonar al mapa de estas observaciones. Se trata de la estación TWINS en Insight, la cual ha llegado al planeta a Elysium Planitia, una llanura también cerca del ecuador, el 26 de noviembre del 2018. En sus primeros 6 meses ha analizado los vientos, la temperatura y la radiación, y a partir del 11 de febrero permite que el público en general tenga acceso al estado del tiempo casi en tiempo real -con dos o tres días de diferencia-, dándonos la sensación de casi tener un pie ahí.
Reforzar con MEDA será un hito realmente importante para la ciencia espacial. En voz del ingeniero encargado del Departamento de Instrumentación y Exploración Espacial, “En Marte teníamos, hasta esta primera ocasión, a Curiosity, sólo un punto, y nos ayudabamos de los modelos computacionales para poder ajustar toda la dinámica del planeta. Cuando tenemos dos puntos, no resolvemos obviamente todo el problema, pero es mucho más viable porque los modelos se tendrán que ajustar para que dé la temperatura en dos puntos. Eso ya da un mayor grado de confianza en la dinámica que los modelos predicen. Y cuando tengamos un tercero, y ojalá pudiéramos tener mucho más, será, lógicamente, un proceso mucho más ajustado para que finalmente esos datos y esos resultados que den los modelos sean confiables.”
Comparación de la temperatura de Marte con Los Ángeles.
Crédito: NASA JPL
¿Cómo entender el clima en Marte?
Marte está mucho más lejos del Sol que la Tierra, más de 228 millones de kilómetros, frente a los cerca de 150 millones de kilómetros a los que se encuentra nuestra estrella del planeta azul. A pesar de esto, los días tienen una duración relativamente similar. Un día marciano o Sol, es aproximadamente 24 horas y media. El año marciano, o el tiempo que toma al planeta rojo dar una vuelta alrededor del Sol, comprende 687 días terrestres. Y su eje está inclinado uno 25 grados, muy parecido al nuestro, pero su órbita es más elíptica, por lo que las estaciones duran aproximadamente el doble de tiempo.
Diablos de polvo
Hace poco las partículas suspendidas PM2.5 en la ciudad de México generaron un verdadero problema ambiental con importantes afectaciones en la salud de las personas que la habitamos. Pero esto es nada comparado con lo que sucede en nuestro planeta vecino, donde el ambiente extremadamente árido hace que las tormentas de polvo alcancen una escala global, haciendo que la temperatura descienda dramáticamente, la visibilidad se vuelva casi nula, bloqueando la entrada de radiación solar al grado de haber provocado el fin de la misión Opportunity en mayo del 2018, cuando una tormenta de polvo masiva le impidió recargar sus baterías utilizando sus paneles solares. Rodríguez Manfredi explica que “Es por ello por lo que para NASA es muy importante y nuestro instrumento, incorpora sistemas especialmente dedicados para la caracterización del polvo.”
Y si no es una tormenta que oscurece por completo los días, sí podría ser un “diablo de polvo”, pequeños tornados que han resultado ser mucho más poderosos de lo que se había observado hasta el momento, pues, según reporta space.com, han incluso logrado inclinar el suelo en el que yace el sismómetro del robot InSight. Podríamos decir que el polvo es tan crucial en las dinámicas atmosféricas marcianas como lo es el agua en la Tierra, por lo que entender sus ciclos y comportamiento es determinante para que llegue a existir una misión tripulada.
¿Qué necesitamos para llegar?
Según el investigador, por la caracterización que se ha hecho del entorno, se puede deducir que el grado de habitabilidad de marte es aceptable. “si nos planteáramos hacer alguna ciudad enterrada o ciudad cubierta por una especie de cúpula. La radiación ionizante que llega del sol es muy grande, pero, con sistemas de protección se puede vivir.”
En caso de lograrlo, se plantea que el oxígeno para el consumo de los astronautas sea obtenido del CO2 del la atmósfera marciana. Para poder obtenerlo ya la misión Mars 2020 llevará un demostrador llamado MOXIE -siglas en inglés para Experimento de Utilización de Recursos In Situ de Oxígeno en Marte- que, desarrollado por el Instituto Tecnológico de Massachusetts, intentará demostrar que el oxígeno del ambiente puede ser utilizado para respirar o para crear combustible líquido para reabastecer a la nave que traiga a los astronautas de regreso a casa. Pero el polvo podría impedir que esta estrategia se materialice y MEDA podría ayudarnos a entender cómo resolver este problema antes de que pudiera convertirse una tragedia en Marte.
“En ese sentido, juega un papel muy importante el polvo, simplemente porque los filtros de entrada podrían obturarse. Si ese sistema se obtura y no llega a entrar el CO2, probablemente la eficiencia bajaría muchísimo y podría poner en peligro a la misión tripulada. Y es donde MEDA contribuye, no sólo hacer una caracterización de las condiciones de presión, condiciones de temperatura o de la humedad, como antes hablábamos, o de la radiación incidente, sino además también hacer y contribuir a la caracterización del polvo, por lo que respecta o puede afectar a esos sistemas que van a facilitar la vida. Es clave y es por ello que nuestro instrumento no pertenece al programa científico de la NASA, sino al Directorado de Exploración Humana y Operaciones, el HEOMD -Human Exploration and Operations Mission Directorate.”
