La gigantesca nube que se forma sobre Marte es aún más rara de lo esperado: “Algo así se consideraba imposible”
En septiembre de 2018, el investigador español Jorge Hernández Bernal descubrió una sombra en una de las imágenes tomadas por la sonda Mars Express de la ESA que le llamó la atención. Tras un intenso trabajo, en 2020 él y su equipo del grupo de Ciencias Planetarias de la UPV/EHU revelaron que aquella sombra que aparecía periódicamente junto al volcán Arsia Mons, de 20 km de altura, era en realidad una gigantesca nube de unos 1.800 km de largo y 150 km de ancho, que se formaba a diario sobre el cielo marciano en los meses de primavera.
Ahora, tras examinar con detalle la microfísica detrás de este proceso, Hernández Bernal acaba de revelar otra sorpresa incluso mayor: se trata de un nube “imposible”, en el sentido de que se forma por “nucleación homogénea”, que no requiere de partículas o impurezas en suspensión y que en la Tierra solo se ha podido reproducir en laboratorios. “En Marte se consideraba absolutamente imposible porque se cuenta con que no haya tanta humedad y hay mucho polvo que la absorbe”, explica el investigador a elDiario.es. “Sin embargo, es allí donde lo hemos encontrado por primera vez en una nube real que no se puede explicar sin este proceso”.
De gas a hielo
Los detalles de la investigación se recogen en un trabajo publicado este miércoles en la revista Nature Geoscience. En el artículo, Hernández Bernal y su equipo del LMD/CNRS/Sorbonne Université de París, describen cómo la posición única donde la delgada atmósfera de Marte y la altura de 20 km del cercano volcán Arsia Mons se combinan para crear las condiciones necesarias para observar este raro proceso de nucleacion homogénea en acción. Los científicos ya habían determinado que se trataba de una nube orográfica, un tipo 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.
Esta fina capa de hielo blanco emerge a sotavento del volcán Arsia Mons: los vientos que pasan junto a la inmensa mole generan una potente onda expansiva que eleva masas de aire húmedo varios kilómetros en cuestión de minutos. Lo que muestra el estudio es que este choque 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. En estas condiciones de saturación, el vapor de agua se congela espontáneamente, formando partículas de nube a través de un salto extraordinario: de estado gaseoso a sólido sin pasar por la fase líquida.
Nunca se había visto este cambio directo de vapor a hielo sin pasar por el estado líquido a través de la nucleación homogénea
“Este cambio de estado de vapor a hielo ocurre porque en Marte la presión atmosférica es tan baja que el agua sublima directamente de hielo a vapor sin pasar por el estado líquido”, explica el investigador principal. En la Tierra y en otros lugares, las nubes se forman por nucleación heterogénea, que requiere la presencia de partículas en la atmósfera a las que el vapor pueda adherirse y condensarse, como sal, polen, hollín o polvo.
“En Marte se creía que el factor clave era el polvo, pero el modelo muestra que esta nube se genera sin necesidad de nada de esto”, recalca Hernández Bernal. “Es esto lo que llamamos nucleación homogénea y nunca lo habíamos visto antes en una atmósfera planetaria”. La nucleación homogénea de líquido a hielo sin necesidad de partículas sí que es teóricamente posible en nubes terrestres, advierte, pero “nunca se había visto este cambio directo de vapor a hielo sin pasar por el estado líquido a través de la nucleación homogénea”.
A su juicio, este resultado muestra que nos queda mucho por descubrir sobre la atmósfera de Marte, especialmente sobre la física de las nubes. “La pregunta que surge es si este proceso se da únicamente en esta nube o si ocurre en más sitios y nubes en Marte, si es frecuente o singular, y si influye en el ciclo del agua”, apunta el investigador. “Respecto a otros planetas, podemos usar estos resultados para comprender cosas nuevas en las atmósferas y que las ciencias planetarias son una forma de comprender mejor la Tierra, donde hay nubes alargadas y gigantescas en océanos o continentes, pero no producidas por un obstáculo concreto como una montaña”.
Rompiendo esquemas
Ricardo Hueso, que dirige el Grupo de Ciencias Planetarias de la UPV/EHU en Bilbao donde Hernandez Bernal realizó su doctorado, cree que el artículo es llamativo porque pone de manifiesto que las nubes de agua en Marte pueden comportarse de manera muy diferente a las nubes de agua en la Tierra y rompe esquemas conceptuales. “Las nubes estudiadas son muy compactas y brillantes”, explica a elDiario.es. “Su formación es por una condensación muy rápida homogénea con un aire muy frío casi sin polvo”. Los resultados, a su juicio, constituyen la mejor explicación de las nubes alargadas que se forman sobre las montañas de Marte y nos acerca a poder predecir su meteorología como lo hacemos en la Tierra cada día.
Si en la Tierra tuviéramos una montaña de 20.000 metros en mitad de Siberia también veríamos esa nube a veces, aunque no tan alargada
“La atmósfera polvorienta de Marte invita a pensar que allí, en el planeta rojo, el proceso de nucleación de las nubes que se forman no puede ser homogénea”, asegura José Miguel Viñas, meteorólogo de Meteored. “Sin embargo, esta investigación sugiere lo contrario”. Esto es posible, señala, gracias a que ese colosal volcán fuerza el brusco ascenso de un aire marciano, que al enfriarse con rapidez se sobresatura, formando espontáneamente los cristales de hielo sin intervención de partículas de polvo en el proceso. “Si aquí en la Tierra tuviéramos una montaña de 20.000 metros en mitad de Siberia también veríamos esa nube a veces, aunque no tan alargada, ya que en Marte los vientos soplan mucho más intensos, aunque la densidad atmosférica es mucho menor”, apunta.
Daniel Toledo, experto en ciencias planetarias del INTA, destaca que hayan logrado obtener indicios de que existe nucleación homogénea y de cómo un proceso microscópico y molecular de pequeña escala se propaga a escalas mucho más grandes, definiendo la propia morfología de la nube. “Demostrar claramente que esos procesos a nivel molecular determinan la morfología de una nube es un resultado muy relevante”, asegura. “El trabajo muestra claramente que la nucleación homogénea es algo que puede ocurrir y que estábamos descartando, y que la propia microfísica a nivel molecular puede determinar la morfología de la nube, por lo que no se puede atribuir al 100% únicamente a la dinámica”.
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