El rover Perseverance de la NASA ha registrado los sonidos de descargas eléctricas, chispas y miniexplosiones sónicas en los torbellinos de polvo en Marte. Este fenómeno, cuya existencia había sido postulada durante mucho tiempo, ahora ha sido confirmado mediante grabaciones de audio y electromagnéticas captadas por el micrófono del conjunto de instrumentos de la SuperCam del rover. Este descubrimiento, dado a conocer el 26 de noviembre en una publicación en la revista Nature, tiene implicaciones para la química atmosférica, el clima y la habitabilidad de Marte, y podría ayudar a orientar el diseño de futuras misiones robóticas y humanas a Marte.
Los torbellinos de polvo, un suceso frecuente en el planeta rojo, se forman a partir de columnas ascendentes y giratorias de aire caliente. El aire cerca de la superficie del planeta se calienta por el contacto con el suelo más cálido y se eleva a través del aire más denso y frío de arriba. A medida que otra corriente de aire se desplaza a lo largo de la superficie para ocupar el lugar del aire más caliente que sube, este comienza a girar. Cuando el aire entrante sube a la columna, se acelera como los patinadores sobre hielo que giran al acercar sus brazos al cuerpo. El caudal de aire que entra también recoge polvo, y así nace un torbellino de polvo.
SuperCam ha registrado 55 sucesos eléctricos distintos en el transcurso de la misión, que comenzó en el día marciano, o sol, 215 de la misión, en 2021. Se han registrado 16 de estos eventos en que los torbellinos de polvo pasaron directamente por encima del rover.
Décadas antes de que Perseverance amartizara, los científicos postularon que la fricción generada por los pequeños granos de polvo que se arremolinan y frotan entre sí en los torbellinos de polvo marcianos podrían generar suficiente carga eléctrica para producir arcos eléctricos. Denominado efecto triboeléctrico, este el fenómeno que ocurre cuando alguien camina sobre una alfombra en calcetines y luego toca la manilla de metal de una puerta, generando una chispa. De hecho, ese es aproximadamente el mismo nivel de descarga que podría producir un torbellino de polvo marciano.
“La carga triboeléctrica de partículas de arena y nieve está bien documentada en la Tierra, particularmente en regiones desérticas, pero rara vez produce descargas eléctricas reales”, dijo Baptiste Chide, miembro del equipo científico de Perseverance y científico planetario en el Instituto de Investigación en Astrofísica y Planetología en Francia. "En Marte, la delgada atmósfera hace que el fenómeno sea mucho más probable, ya que la cantidad de carga requerida para generar chispas es mucho menor que la necesaria en la atmósfera cercana a la superficie de la Tierra”.
El instrumento SuperCam de Perseverance lleva un micrófono para analizar los sonidos del láser del instrumento cuando este dispara contra las rocas, pero el equipo también ha capturado los sonidos del viento e incluso la primera grabación de audio de un torbellino de polvo marciano. Los científicos sabían que podía captar perturbaciones electromagnéticas (estática) y sonidos de descargas eléctricas en la atmósfera. Lo que no sabían era si tales eventos ocurrían con la frecuencia suficiente, o si el rover alguna vez estaría lo suficientemente cerca como para registrar uno. Después, comenzaron a evaluar los datos acumulados durante la misión, y no tardaron mucho en encontrar los sonidos reveladores de la actividad eléctrica.
Chisporroteos y estallidos
“Tenemos algunas grabaciones buenas en las que se puede escuchar claramente el sonido de los ‘chasquidos’ de las chispas”, dijo Ralph Lorenz, coautor del artículo y científico de Perseverance en el Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins en Laurel, Maryland. “En la grabación del torbellino de polvo del sol 215, se puede escuchar no solo el sonido eléctrico, sino también la pared del torbellino de polvo que se mueve sobre el rover. Y en el torbellino de polvo del sol 1.296, se puede escuchar todo eso más algunas de las partículas que chocan contra el micrófono”.
Otras 35 descargas han sido asociadas 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, lo cual ocurre cuando dos objetos se tocan, se transfieren electrones y se separan: esta es la parte del efecto triboeléctrico que da como resultado una chispa de electricidad estática.
Los investigadores encontraron que las descargas eléctricas no parecían aumentar durante las estaciones meteorológicas en que las tormentas de polvo, las cuales 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 localizado y turbulento de arena y polvo, en lugar de únicamente con una gran densidad de polvo.
Efectos profundos
La demostración de la existencia de estas descargas eléctricas es un descubrimiento que cambia drásticamente nuestra comprensión de Marte. Su presencia significa que la atmósfera marciana puede cargarse eléctricamente lo suficiente como para activar reacciones químicas, lo que lleva a la creación de compuestos muy oxidantes, como los cloratos y los 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 desconcertante capacidad del metano marciano para desaparecer con rapidez, ofreciendo una pieza crucial del rompecabezas para comprender las limitaciones a las que puede haberse enfrentado la vida y, por lo tanto, el potencial del planeta para ser habitable.
Dada la omnipresencia del polvo en Marte, parece probable que la presencia de cargas eléctricas generadas por el roce de partículas también influya en el transporte de polvo en Marte. La forma en que el polvo se desplaza en Marte juega un papel central en el clima del planeta, pero sigue siendo poco conocida.
La confirmación de la presencia de descargas electrostáticas también ayudará a la NASA a comprender los riesgos potenciales para los equipos electrónicos de las misiones robóticas actuales. Que no se hayan informado efectos adversos de descarga electrostática en varias décadas de operaciones en la superficie de Marte puede dar fe de prácticas cuidadosas de puesta a tierra de las naves espaciales. Los hallazgos también podrían orientar las medidas de seguridad desarrolladas para los futuros astronautas que exploren el planeta rojo.
Más acerca de Perseverance
El Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL, por sus siglas en inglés) en el sur de California, administrado para la NASA por Caltech, construyó y gestiona las operaciones del rover Perseverance en nombre de la Dirección de Misiones Científicas de la agencia como parte de la cartera del Programa de Exploración de Marte de la NASA.
Para obtener más información sobre Perseverance, visita el sitio web (en inglés): https://science.nasa.gov/mission/mars-2020-perseverance
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