Científicos descubren que podría haber una física muy exótica detrás de la nube más extraña de Marte

Científicos que utilizan la sonda Mars Express de la Agencia Espacial Europea, en combinación con un modelo meteorológico de última generación del Planeta Rojo, han descubierto que podría haber una física muy exótica detrás de la nube más curiosa de Marte. Los resultados se publican en 'Nature Geoscience'.

Cada primavera y verano en el hemisferio sur de Marte, durante la temporada de polvo marciano, vemos emerger una nube espectacular: la Nube Alargada de Arsia Mons (AMEC), la nube más llamativa visualmente del Planeta Rojo.

Esta fina capa de hielo blanco emerge a sotavento del volcán Arsia Mons, de 20 km de altura. Se forma, crece y se desvanece a diario, extendiéndose hasta 1.800 km antes de evaporarse rápidamente. Este ciclo se repite cada mañana durante varios meses.

La sonda Mars Express reveló por primera vez la AMEC en 2018 y, desde entonces, ha observado esta nube recurrente en repetidas ocasiones. Los investigadores han explorado su evolución, su dinámica particular y su comportamiento fascinante, determinando que se trata de una nube orográfica: un tipo de nube que también se observa en la Tierra y que se forma cuando el viento fluye al pasar por la escarpada topografía de un volcán o una montaña.

Sin embargo, al intentar modelar con exactitud cómo surge la nube, nuestras simulaciones simplemente no reproducían lo que vemos en las imágenes, hasta ahora.

"Para crear el AMEC en nuestro modelo, descubrimos que necesitábamos incluir algunos fenómenos físicos exóticos, fenómenos que, si bien se incluyen en los libros de texto, se tratan como teóricos y generalmente se cree que no ocurren en la naturaleza. Ciertamente, nunca se habían observado en acción", comenta Jorge Hernández-Bernal, de la Universidad de la Sorbona en París (Francia) principal del nuevo estudio. "Una vez que incluimos estos fenómenos físicos en nuestras simulaciones, el AMEC surgió tal como esperábamos".

En la Tierra y en otros lugares, las nubes se forman generalmente cuando el aire húmedo se enfría y el vapor de agua se condensa en gotitas líquidas o cristales de hielo. Esto suele ocurrir mediante un proceso conocido como nucleación heterogénea, que requiere la presencia de partículas en la atmósfera a las que el vapor pueda adherirse y condensarse; por ejemplo, sal, polen, hollín o polvo. En Marte, se cree que se trata de polvo.

"Para el AMEC, parece que la formación de nubes se produce sin necesidad de nada de esto", añade Jorge Hernández-Bernal. "El vapor de agua se transforma directamente en partículas de hielo sin ningún paso intermedio. Es como si aparecieran gotas de condensación en el centro de una habitación, en lugar de en una ventana. A esto lo llamamos nucleación homogénea, y nunca lo habíamos visto antes en una atmósfera planetaria. Es totalmente inesperado".

Los científicos habían sugerido que este proceso podría tener lugar en las atmósferas superiores de la Tierra y Venus, pero no se había detectado.

Su rareza se debe a que requiere circunstancias excepcionales, con niveles de humedad relativa extremos, más de 100.000 veces superiores a los que solemos experimentar en nuestra vida diaria en la Tierra. "No habíamos visto estas condiciones en Marte antes, pero nuestro hallazgo sugiere firmemente que la humedad del planeta sí puede alcanzar estos niveles extremos", detalla el autor.

Los investigadores descubrieron que el AMEC se encuentra en una posición única donde la delgada atmósfera de Marte y la imponente altura del cercano volcán Arsia Mons se combinan para crear las condiciones necesarias para observar este raro proceso en acción.

Cuando los vientos pasan junto al Arsia Mons, la masa del volcán genera una potente onda expansiva que eleva masas de aire húmedo varios kilómetros en cuestión de minutos. Esto enfría la atmósfera rápidamente, provocando un descenso de la temperatura de 30 grados en tan solo 10 minutos y un aumento repentino de la humedad relativa. El vapor de agua se congela espontáneamente, formando partículas de nubes y creando así la Corriente Ecuatorial del Atlántico (AMEC).

Aunque algunos aspectos de la nube modelada no coinciden exactamente con las observaciones, "el resultado es extraordinario", apuntan los autores. "No tenemos tanta información sobre la atmósfera de Marte como sobre la de la Tierra, por lo que reproducir la AMEC con este grado de precisión es un gran éxito para el modelo".

Los investigadores basaron su modelo en datos de las tres cámaras a bordo de Mars Express: la Cámara de Monitoreo Visual, la Cámara Estéreo de Alta Resolución y OMEGA. Mars Express puede obtener imágenes de grandes extensiones de la superficie marciana con alta resolución, y es una de las pocas naves espaciales en órbita alrededor de Marte, junto con el Orbitador de Gases Traza ExoMars de la ESA, capaz de observar durante las horas de la mañana, cuando el AMEC está presente.

"Mars Express también puede rastrear cómo cambia la nube en escalas de tiempo de apenas horas, lo que nos brinda una visión sin precedentes de fenómenos efímeros en el planeta", agrega Colin Wilson, científico del proyecto Mars Express de la ESA. "En definitiva, este hallazgo es un verdadero logro para la misión y sus científicos: Mars Express descubrió la AMEC, la ha seguido y monitorizado durante años, y ahora está ayudando a revelar los secretos de su formación".

Más allá de ampliar nuestra comprensión de los procesos atmosféricos en Marte y otros lugares, el resultado subraya que no debemos descartar procesos improbables al explorar los planetas del Universo (incluidos los exoplanetas ). Colin Wilson añade: "Si bien las nubes en la Tierra y Marte parecen regirse por las mismas "reglas", comprender esta nube marciana tan particular requirió una física compleja, y esto podría ser cierto en otros lugares del cosmos".