Investigación en Astronomía

RoadMap: estudiando el omnipresente pero aún desconocido polvo marciano

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Marte es el planeta al que más misiones espaciales se han dedicado. Un desfile de rovers y módulos de aterrizaje ha aterrizado en su superficie, y todas las imágenes que han enviado han revelado una cosa: la abundancia de polvo. No importa en qué dirección miraran, Curiosity, InSight y sus predecesores fotografiaron un planeta cubierto de polvo de color rojizo no solo en el suelo, también en la atmósfera. Siendo Marte el foco de la futura exploración espacial, tanto robótica como humana, es crucial perfeccionar nuestra comprensión de la atmósfera y el clima marcianos, en los que el polvo juega un papel fundamental.  

“Aunque el polvo se halla presente en toda la atmósfera marciana, su abundancia y propiedades físicas aún están poco definidas –apunta Ann Carine Vandaele (BIRA-IASB), investigadora principal del proyecto RoadMap–. Del mismo modo, apenas se está comenzando a abordar el impacto del polvo en la composición, estructura y dinámica de la atmósfera. Específicamente, el conocimiento preciso de las características del polvo y las nubes de hielo resulta fundamental para la interpretación de las observaciones de teledetección, tanto en el infrarrojo como en el ultravioleta”.

UN ENFOQUE MULTIDISCIPLINAR

RoadMap, un proyecto europeo del programa Horizonte 2020 que acaba de ponerse en marcha, busca resolver estas incógnitas mediante la colaboración de expertos de diferentes países en los campos específicos necesarios para resolver el rompecabezas del polvo marciano.

El problema se analizará desde tres enfoques principales: por un lado, expertos en trabajo de laboratorio crearán y definirán un nuevo análogo del polvo marciano, y estudiarán en la tierra las propiedades ópticas y dinámicas de su “gemelo” terrestre. Por otro, se recurrirá a la experiencia de investigadores involucrados en misiones espaciales a Marte, que conocen las complejidades y el potencial de sus instrumentos, así como el conocimiento que se ha obtenido y el que se puede obtener del planeta mismo. Igualmente, especialistas en el desarrollo de modelos numéricos, como los modelos de circulación global (GCM), aportarán su experiencia para incorporar los datos experimentales en sus modelos estudiando así el efecto del polvo de una forma realista.

La combinación de estos tres enfoques permitirá responder muchas preguntas que han permanecido abiertas sobre Marte: ¿Por qué vemos cantidades considerables de polvo en la atmósfera fuera de las estaciones polvorientas? ¿Cómo comienzan, crecen y terminan las tormentas de polvo, que a veces pueden cubrir todo el planeta? ¿Por qué las tormentas de polvo son tan diferentes en tamaño de un año a otro? Si hay claras indicaciones de que hubo abundante agua líquida en el pasado y temperaturas más cálidas, ¿a dónde ha ido esa agua? ¿cómo ha escapado de la atmósfera marciana?

RoadMap mejorará nuestra comprensión de la atmósfera marciana y proporcionará una nueva generación de datos de alta precisión, aumentando el retorno científico de las misiones pasadas y actuales a Marte y aportando las claves para futuras misiones planetarias.

Los equipos de investigación de RoadMap

El consorcio del proyecto está formado por EL Real Instituto Belga de Aeronomía Espacial (BIRA-IASB, Bélgica), coordinador del proyecto, la Universidad de Aarhus (AU, Dinamarca), la Universidad de Duisburg & Essen (UDE, Alemania), el Instituto de Cerámica y Vidrio (ICV-CSIC, España) y el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC, España), que encabeza la participación del CSIC en el proyecto.

Desde el BIRA-IASB se revisarán los datos espaciales registrados teniendo en cuenta las propiedades radiativas del polvo y de las nubes obtenidas en laboratorio. “Nos centraremos en dos misiones europeas que aún están activas alrededor del planeta rojo. En particular, utilizaremos el instrumento NOMAD de ExoMars TGO, que ha sido optimizado para la detección de gases traza, polvo y nubes de hielo en la atmósfera marciana”, apunta Ann Carine Vandaele. BIRA-IASB también mejorará el modelado 3D de la atmósfera marciana mediante una mejor caracterización de los procesos relacionados con el polvo, como la elevación y el transporte, así como el impacto radiativo del polvo.

Por su parte, la Universidad de Aarhus cuenta con un laboratorio capaz de recrear las condiciones presentes en la superficie de Marte, que se utilizará para estudiar cómo se generan y cuáles son las propiedades de los aerosoles análogos a los de Marte, en estrecha colaboración con los otros centros participantes: la Universidad de Duisburg & Essen realizará experimentos con diferentes análogos marcianos con el fin de caracterizar las propiedades físicas de las partículas de polvo elevadas y su potencial agregación. El Instituto de Cerámica y Vidrio creará el conjunto de muestras con formas, tamaños y composiciones representativas de la atmósfera marciana en sus laboratorios. Por su parte, el Instituto de Astrofísica de Andalucía producirá una base de datos única, con las propiedades experimentales de dispersión de análogos del polvo marciano y que alimentará el modelo de transferencia radiativa. Posteriormente se utilizarán técnicas numéricas avanzadas validadas en los datos experimentales para producir una base de datos sintética de propiedades ópticas que abarquen el rango completo de longitudes de onda observacionales.

“Resultados anteriores ya demostraron que la práctica, muy habitual, de asumir que los granos de polvo son esféricos puede dar lugar a grandes errores en la interpretación de las observaciones –apunta Olga Muñoz, investigadora del Instituto de Astrofísica de Andalucía que participa en el proyecto y que dirige el laboratorio de análisis de polvo–. También que ignorar que la luz solar que reemiten las partículas de polvo en todas las direcciones está polarizada puede inducir a errores significativos que, en última instancia, afectarán a los cálculos del clima. Para comprender, por fin, el polvo marciano y su influencia en la atmósfera necesitamos análogos lo más ajustados a la realidad posible, así como un estudio completo de las propiedades de la luz, y este proyecto busca abordar esas cuestiones”.

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