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Julio 14, 2005: ¡Ah, el verano marciano! Por fin los días son largos, igual que en la vieja y querida Tierra. Las horas del día encuentran unas apacibles temperaturas de 20^oC (68^oF) desde el mínimo de la noche marciana de -90^oC (-130^oF), lo que significa que usted y sus amigos astronautas pueden calentar la maquinaria más temprano para comenzar con las operaciones de minería.

Pero esas cálidas temperaturas diurnas dan vida también a los diablos marcianos.

Es decir, las tolvaneras de polvo.

Derecha: Concepto del artista Nilton Renno de una tolvanera marciana. [Más Información]

Usted fue sorprendido por uno de ellos justo ayer, y fue una experiencia endiabladamente aterradora. Este no era uno de los pequeños remolinos del desierto de Arizona, de sólo unas cuantas decenas de metros de alto y de unos cuantos metros de diámetro... y que desaparecen en segundos.

No, lo que le golpeó ayer fue una monstruosa columna alzándose varios kilómetros de altura y de cientos de metros de ancho, diez veces más grande que cualquier tornado de la Tierra. Arena rojiza y polvo azotándole a más de 30 metros por segundo (70 millas por hora) llevaron la visibilidad a cero, erosionando el cristal de su escafandra, y llenando de polvo cada pliegue y arruga de su traje espacial. Durante 15 minutos se encogió y resistió las bofetadas. La peor parte fue el incesante crujir y relampaguear de rayos en miniatura mordiéndole a usted y su vehículo, y la fuerte estática en su radio que le impedía pedir ayuda.

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¿Podría esto ocurrir realmente? Según la Visión para la Exploración Espacial de la NASA, los astronautas visitarán Marte en las próximas décadas. Y cuando lleguen, los diablos del polvo estarán esperándolos.

"La arena en la parte baja de una tolvanera marciana sería el mayor peligro", dice Mark T. Lemmon, científico investigador asociado en el Departamento de Ciencias Atmosféricas en la Universidad de Texas A&M. "La presión atmosférica sobre Marte es sólo del 1 por ciento de la del nivel del mar (en la Tierra), de tal manera que usted no sentiría demasiado el golpear del viento. Pero aun así, sería golpeado por material a alta velocidad".

Además, el polvo y la arena móviles podrían cargarse eléctricamente, hasta el punto de "formar un arco con el traje espacial o el vehículo, y crear una interferencia electromagnética", añade William M. Farell del Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA.

Las tolvaneras marcianas se originan de la misma manera que lo hacen en los desiertos de la Tierra. "Se necesita un fuerte calentamiento de la superficie, de forma que el suelo pueda estar más caliente que el aire sobre él", explica Lemmon. El aire caliente de menor densidad cercano al suelo, asciende, empujando a través de la capa de aire más frío y denso por encima; penachos ascendentes de aire caliente y penachos descendentes de aire frío comienzan a circular verticalmente en corrientes de convección. Si una ráfaga horizontal de viento lo atraviesa, "hace voltear las corrientes de convección hacia un lado, de manera que éstas comienzan a girar horizontalmente, formando columnas verticales —y dando lugar a un diablo de polvo".

Arriba: Una escena simplificada de la formación de una tolvanera. [Más Información]

El aire caliente que asciende a través del centro de la columna impulsa al aire a girar cada vez más rápido —lo suficiente para comenzar a levantar arena. La arena que barre el suelo se convierte en harina (polvo fino), y la columna central de aire caliente ascendente mantiene ese polvo en lo alto. Una vez que los vientos horizontales dominantes comienzan a empujar a la tolvanera por el suelo, ¡tenga cuidado!

"Si usted estuviera cerca del vehículo lunar Spirit en ese momento [en el cráter Gusev] a medio día, podría ver media docena de diablos de polvo", dice Lemmon. Cada día de la primavera o el verano marcianos, las tolvaneras comienzan a aparecer sobre las 10 AM a medida que el suelo se calienta, y comienzan a declinar sobre las 3 PM a medida que el suelo se enfría (el día solar de Marte de 24 horas 39 minutos es sólo 39 minutos más largo que el de la Tierra). A pesar de que la frecuencia y duración exacta de las tolvaneras marcianas se desconoce, las fotografías de la Mars Global Surveyor en órbita revelan innumerables rastros errantes en todas las latitudes del planeta. Estos rastros se entrecruzan en los suelos en los que las tolvaneras han arañado el material suelto de la superficie para revelar debajo suelos de un color diferente.

Además, las tolvaneras reales han sido fotografiadas desde la órbita —algunas de ellas tan grandes como de 1 a 2 kilómetros de diámetro en su base y, a partir de sus sombras, claramente llegando a los 8 a 10 kilómetros de alto.

Lo que intriga a Farell después de haber perseguido tolvaneras en el desierto de Arizona, sin embargo, es el extraño hecho de que las tolvaneras terrestres están cargadas eléctricamente —y las tolvaneras marcianas podrían estarlo también.

Arriba: Una tolvanera marciana gira a través del cráter Gusev justo antes del mediodía del 15 de marzo de 2005. Crédito de la imagen: Vehículo explorador "Spirit" de Marte. [Más Información]

Las tolvaneras obtienen su carga eléctrica de granos de arena y polvo que se frotan en el remolino. Cuando ciertas parejas de materiales poco frecuentes se rozan, un material cede alguno de sus electrones (cargas negativas) al otro. Esta separación de cargas eléctricas se denomina carga triboeléctrica, el prefijo "tribo" significa "fricción". La carga triboeléctrica hace que el cabello se erice cuando se frota un globo contra la cabeza. La arena y el polvo, como el plástico y el pelo, forman un par triboeléctrico. (La arena y el polvo no están hechos necesariamente del mismo material, destaca Lemmon, ya que "el polvo puede ser arrastrado desde cualquier sitio"). Las partículas más pequeñas de polvo tienden a cargarse negativamente, robando electrones de granos de arena de mayor tamaño.

A causa de que la columna central de aire ascendente que alimenta la tolvanera lleva el polvo cargado negativamente y deja la arena más pesada —cargada positivamente— girando cerca de la base, las cargas se separan, creando un campo eléctrico. "Sobre la Tierra, hemos medido con instrumentos campos eléctricos del orden de 20 mil voltios por metro (20 kV/m)" dice Farell. Eso son minucias comparadas con los campos eléctricos de las tormentas de rayos de la Tierra, en las que los rayos no iluminan hasta que los campos eléctricos alcanzan unas cien veces más —lo suficiente para ionizar (separar) las moléculas del aire.

Pero estos campos de 20 kV/m "están muy cerca de producir el colapso en la fina atmósfera marciana", destaca Farell. Más significativo es que las tolvaneras marcianas son tan superiores en tamaño a sus equivalentes terrestres que la energía eléctrica que almacenan podría ser mucho más alta. "¿Cómo se descargarían esos campos?", se pregunta. "¿Habrá relámpagos marcianos en el interior de las tolvaneras?" Incluso si los relámpagos no ocurrieran naturalmente, la presencia de un astronauta o un vehículo o hábitat podría inducir descargas filamentosas, o formaciones de arcos locales. "De lo que realmente hay que tener cuidado es de las esquinas, en las que los campos eléctricos pueden volverse muy fuertes", añade. "Quizá desearía que su vehículo o su casa fueran redondos".

Derecha: Rastros de tolvaneras, fotografiados desde la órbita por la Mars Global Surveyor el 14 de octubre de 2004. [Más Información]

Otra consideración para los astronautas de Marte sería la "estática de radio cuando los granos cargados golpean las antenas sin aislamiento", advierte Farell. Y después de que la tolvanera se disipara, un recuerdo de su paso podría ser una adhesión extra de polvo a los trajes espaciales, vehículos, y hábitat por medio de la atracción electrostática —el mismo fenómeno que causa que las medias se peguen cuando se sacan de la secadora— haciendo difícil la limpieza antes de regresar a la base.

Debido a que las tolvaneras marcianas pueden ascender hasta los 8 o 10 kilómetros de alto, los meteorólogos planetarios creen ahora que estos diablos pueden ser responsables de arrojar polvo en las capas altas de la atmósfera marciana. De manera importante para los astronautas, ese polvo también podría estar transportando cargas negativas a lo alto de la atmósfera. La carga situada en la parte alta de la tormenta podría representar un peligro para un cohete que despegase de Marte, como le sucedió al Apolo 12 en noviembre de 1969 cuando partió desde Florida durante una tormenta de truenos: El tubo de escape del cohete ionizó o separó las moléculas del aire, dejando un rastro de moléculas cargadas hasta el suelo, lo cual desencadenó el brote de un rayo que golpeó la nave.

"Los primeros navegantes marinos, como Colón, comprendieron que sus naves tenían que ser diseñadas para condiciones meteorológicas extremas", apunta Farell. "Para diseñar una misión a Marte, necesitamos conocer los extremos del clima marciano —y esos extremos parecen tener la forma de tormentas de polvo y tolvaneras".