El Clima Espacial en Marte

¡Los futuros exploradores de Marte pueden dejar sus paraguas en la Tierra, pero tal vez no deberían olvidar sus contadores Geiger! Un experimento de la NASA en route hacia el Planeta Rojo se dispone a averiguarlo.

1 de mayo, 2001 -- Planetas extraños tienen climas extraños.

Tomemos a Marte, por ejemplo. Un informe matinal del estado del tiempo en el Planeta Rojo, debiera sonar así:

"¡Buenos días, Marcianos! Parece que otra tormenta solar viene en camino. Una llamarada solar clase X explotó esta mañana, y los recuentos de protones ya se empinan sobre los 1000 puntos. En route hacia nosotros vienen más de estas mortíferas partículas, así es que ¡no salga de su refugio sin su traje anti-radiación!".

"A continuación, el informe sobre las manchas solares, pero antes, unas palabras de nuestro patrocinador: Pantalones de plomo Levi's tipo relax".

Arriba: Exploradores en Marte. Ilustración digital de Jae Park.

No se parecen mucho a los pronósticos del tiempo que escuchamos en la Tierra, que anuncian lluvias y recuentos diarios de polen. En Marte -- un mundo desértico y frío, como la Antártica, y posiblemente estéril -- los colonizadores humanos tendrán preocupaciones diferentes a las nuestras sobre el estado del tiempo.

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El Planeta Rojo esta sustancialmente expuesto a los más duros elementos del clima espacial. A diferencia de la Tierra, que descansa dentro de una burbuja magnética protectora llamada la magnetósfera, Marte no cuenta con un campo magnético global que lo proteja de las llamaradas solares y los rayos cósmicos. Los científicos no están seguros porqué, pero el dínamo magnético interno de Marte se detuvo hace unos 4 mil millones de años. Tras lo cual, el viento solar ha estado erosionando gradualmente la atmósfera marciana, y hoy día ésta tiene una densidad de apenas el 1% de la atmósfera terrestre.

La ausencia de un campo magnético global y una atmósfera muy delgada -- son los dos factores que dejan a Marte vulnerable a la radiación espacial.

¿Significa que por su mayor exposición, Marte no tiene vida? No necesariamente, dicen los científicos. Las formas vida locales podrían ser resistentes a la radiación, como el microbio terrestre Deinococcus radiodurans. Marcianos diminutos podrían además vivir en las rocas o el suelo, medios que pueden proveer una protección natural contra la radiación.

Marte tampoco es necesariamente inhabitable para los humanos. Si aprendemos como protegernos de las particularidades del clima marciano, los humanos tal vez podamos explorar e incluso vivir en Marte. Por eso es que la NASA está enviando un medidor de radiación a Marte ... para averiguar cuanta protección podríamos necesitar los humanos.

MARIE, (Adaptación de Mars Radiation Environment Experiment) el Experimento Marciano de Radiación Ambiental, fue lanzado el pasado 7 de abril en la nave espacial 2001 Odisea de Marte. MARIE es uno de los tres instrumentos científicos a bordo -- los demás están encargados de buscar evidencias de la existencia de agua y minerales interesantes en Marte. Si todo resulta bien, MARIE (y todo el Odisea) llegará en octubre, para dedicar al menos dos años a dar vueltas alrededor del Planeta Rojo.

Arriba: MARIE, que mide menos de 30 centímetros (12 pulgadas) en su lado más largo, pesa 3,3 kilos (7.3 lb) y usa 7 watts de potencia.

"MARIE puede detectar partículas cargadas -- electrones, protones y núcleos atómicos -- con energías entre 15 MeV y 500 MeV", dijo Gautam Badhwar, el investigador principal del experimento, en el Centro Espacial Johnson. "Nunca se ha hecho una medición de este tipo desde la órbita en Marte", añadió. (Nota: 1 MeV es igual a un millón de electrón voltios.)

La radiación espacial puede ser electromagnética, como los rayos X o los rayos gamma, o de partículas, como protones y electrones. La radiación de partículas es la amenaza mayor para los seres humanos.

La mayoría de las partículas cargadas en nuestro sistema solar vienen de dos fuentes: las llamaradas solares, que producen una peligrosa lluvia de protones, y las explosiones de supernovas lejanas, que aceleran núcleos atómicos -- llamados "rayos cósmicos"-- a velocidades cercanas a la de la luz.

"Ambas pueden ser peligrosas, pero desde el punto de vista de la salud de una tripulación, las llamaradas solares son las más preocupantes", dijo Badhwar. Las llamaradas solares producen partículas con energías relativamente bajas (~70 MeV). "Tales protones pierden energía en el tejido orgánico, mucho más rápidamente que las partículas más veloces, como los rayos cósmicos" añadió. Los núcleos de rayos cósmicos, que llevan típicamente entre 300 a 500 MeV por nucleón, pasan a través del cuerpo humano tan rápidamente que no hay tiempo suficiente para que suelten su energía en el tejido que atraviesan.

Derecha: Las llamaradas, o fulguraciones, solares -- las más poderosas explosiones en el sistema solar -- aceleran protones a energías relativistas. Este película de 4.2 MB en formato mpeg muestra una llamarada solar en acción, lanzando gas caliente hacia afuera de Sol. [más información]

Los protones solares que pasan a través de los seres humanos ionizan moléculas a lo largo de su trayecto. "La ionización crea radicales libres," explica Badhwar, "que pueden hacer mucho daño". Algunas veces los protones modificarán o incluso romperán cadenas de ADN dentro de las células. Si la célula sobrevive a este proceso puede volverse cancerígena - un riesgo de salud a largo plazo, de la exposición a la radiación.

La delgada atmósfera de Marte poco hace para proteger al planeta de los protones de alta energía. La densidad del aire al "nivel del mar" marciano es más o menos equivalente a la que encontramos en la atmósfera terrestre a ¡21.000 metros (70,000 pies) de altura!

Afortunadamente, los astronautas pueden encontrar la protección que necesitan en el interior de sus refugios, que construidos con materiales ligeros pueden proveer la protección necesaria. Pero los futuros exploradores no querrán permanecer todo el tiempo dentro de un refugio, por lo que necesitarán saber cómo manejarse con los niveles de radiación de los "exteriores marcianos" -- un ambiente que MARIE estudiará desde la órbita marciana.

Aunque MARIE no llegará a Marte en al menos seis meses más, el instrumento ya está trabajando duro. "Lo encendimos la semana pasada", dijo Badhwar. "Todos los datos de ingeniería lucen bien".

Al monitorear los niveles de radiación durante la fase de crucero del Odisea, Badhwar y sus colegas, descubrirán qué tipo de peligros esperan a los viajeros en tránsito entre la Tierra y Marte.

Riesgos de radiación ... tejidos dañados ... rupturas de ADN. ¡El espacio parece ser un lugar peligroso! Aún así, MARIE es un experimento optimista. Se supone que los humanos eventualmente cruzarán la separación entre nuestro planeta y Marte. Gracias a MARIE y a futuros experimentos como éste, los exploradores de Marte sabrán cómo sobrevivir y prosperar cuando lleguen ahí.

2001 Odisea a Marte (2001 Mars Odyssey) -- página principal del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA ( NASA Jet Propulsion Laboratory)

MARIE -- El Experimento de Radiación Ambiental de Marte (Mars Radiation Environment Experiment) está diseñado para estudiar aspectos de el ambiente de radiación tanto en el camino a Marte como en la órbita marciana.

Exploración Humana y Desarrollo del Espacio -- La meta del programa de Exploración Humana y Desarrollo del Espacio (NASA's Human Exploration and Development of Space ó HEDS) es abrir las fronteras del espacio, explorando, usando y permitiendo el desarrollo de tecnologías espaciales.

Radiación y Vuelos de Larga Duración en el espacio -- una revisión sobre la radiación espacial y sus efectos en humanos, del Instituto Nacional de Investigaciones Biomédicas Espaciales (National Space Biomedical Research Institute)

El Viento Solar en Marte -- Artículo de Ciencia@NASA en español: El viento solar ha erosionado lentamente la atmósfera marciana por miles de millones de años -- transformando al planeta en un desierto vacío.

Excavando y Protegiéndose -- Artículo de Science@NASA : El suelo lunar y marciano podrían proveer de protección contra la radiación para las tripulaciones de futuras misiones.

El Turista Accidental del Espacio -- Artículo de Science@NASA: El Deinococcus radiodurans triunfa sobre la mayor parte de las limitaciones para la supervivencia en Marte - radiación, frío, vacío, daños por oxidación, inacción, y otros factores.

SpaceWeather.com -- vea el último informe del clima espacial para nuestro planeta.

Globos para los Rayos Cósmicos -- Artículo de Ciencia@NASA en español: Los astrónomos pensaban desde hace mucho que las supernovas eran la fuente de los rayos cósmicos, pero hay una pequeña discrepancia entre la teoría y las mediciones.

Vocabulario: 
- Nucleón es un sólo núcleo atómico.
- Una partícula alcanza una energía relativista cuando su velocidad se acerca a la de la luz.
- Las llamaradas solares, o fulguraciones, son enormes explosiones que tienen lugar en la superficie del Sol, donde la temperatura es de unos cinco mil grados Celcius. En pocos minutos calientan materia a muchos millones de grados y liberan la energía equivalente a miles de millones de megatones de TNT. Ocurren cerca de las manchas solares, generalmente a lo largo de las líneas divisorias entre campos magnéticos de signo opuesto.
- Las llamaradas solares se clasifican por su brillo en Rayos X. Las mayores son las llamaradas solares de la Clase X. Las de Clase M tienen la décima parte de la energía de las Clase X y las llamaradas de Clase C tienen la décima parte de la energía que encontramos en las de clase M.