Tormentas en Marte inducen un electromagnetismo propio de la Tierra
Marte ha sido un foco de estudio activo durante la última década, con investigadores que buscan posibles misiones espaciales al planeta.
La interacción de partículas de polvo en las tormentas de polvo marcianas puede causar campos eléctricos capaces de inducir ondas electromagnéticas estacionarias conocidas como resonancias Schumann.
Esta es la conclusión a la que llegan físicos rusos de la Universidad HSE (Escuela Superior de Economía), el Space Research Institute de la Academia Rusa de Ciencias y el MIPT (Moscow Institute of Physics and Technology). Sus hallagos han sido publicados en la revista Icarus.
Marte ha sido un foco de estudio activo durante la última década, con investigadores que buscan posibles misiones espaciales al planeta. El conocimiento de la atmósfera marciana aumenta las posibilidades de que dichas misiones tengan éxito. En particular, el comportamiento de las partículas de polvo y el sistema de polvo de plasma en la superficie de Marte debe tenerse en cuenta al planificar los viajes espaciales.
En 2009, un radiotelescopio de 34 metros de la Red del Espacio Profundo de la NASA registró una radiación de microondas no térmica durante una tormenta de polvo marciana. En el espectro de radiación observado, los atributos de las resonancias de Schumann se detectaron a frecuencias de 7,83 Hz, 14,1 Hz y 20,3 Hz.
En el nuevo estudio, se analizó el papel del polvo y el plasma de polvo en la excitación de las ondas electromagnéticas estacionarias de frecuencia ultrabaja (por debajo de 100 kHz) en Marte. Desde mediados de la década de 1950, este fenómeno se conoce como resonancias de Schumann, en honor a Otto Schumann, un erudito austriaco que fue el primero en estudiar las ondas electromagnéticas estacionarias en un resonador Tierra-ionosfera.
Para las ondas electromagnéticas, la Tierra y su ionosfera son un enorme resonador esférico, con su cavidad llena de un medio débilmente conductor de electricidad. Si una onda electromagnética que evoluciona en este medio da la vuelta a la Tierra y resuena, puede existir durante mucho tiempo.
Las resonancias de Schumann en la Tierra son probablemente causadas por cargas de tormenta en la cavidad esférica entre la superficie del planeta y las capas inferiores de la ionosfera.
«La actividad de los rayos está relacionada con la temperatura promedio en la Tierra», dijo en un comunicado Sergey Popel, profesor de la Facultad de Física de HSE y Jefe de Laboratorio del Instituto de Investigación Espacial RAS. «Las observaciones también confirman una correlación entre la temperatura y las amplitudes de las resonancias Schumann en la Tierra. Estos datos se han convertido en la base de nuestros estudios de fenómenos similares en Marte».
Los estudiosos analizaron el mecanismo que asegura la carga de energía en el resonador Schumann. Resultó que las descargas eléctricas son un «buen candidato». Pero estas descargas eléctricas tienen una naturaleza diferente en comparación con los relámpagos terrestres. Los relámpagos, en su comprensión terrenal, no son típicos de la atmósfera marciana, en la que se arremolina el polvo, también llamados «diablos de polvo», están muy extendidos. Son pequeñas tormentas de unos 100 metros de diámetro que duran varios minutos. Es por eso que no hay análogos a las nubes meteorológicas terrestres en la rara y seca atmósfera marciana, pero los fenómenos del polvo juegan un papel importante.
El proceso de carga de las partículas de polvo en la atmósfera marciana tiene similitudes con los procesos que tienen lugar en las nubes volcánicas de la Tierra: dos partículas del mismo material chocan y la más pequeña recibe carga negativa, mientras que la más grande carga positiva. Bajo la gravedad, las partículas más pesadas con carga positiva se acumulan en las partes inferiores de los remolinos de polvo, mientras que las partículas más ligeras con carga negativa permanecen en la parte superior. Las cargas se separan, lo que puede provocar una descarga eléctrica.
Sin embargo, los autores del artículo afirman que hasta el momento no hay evidencia experimental inequívoca que confirme la existencia de descargas eléctricas en la atmósfera de Marte. Los módulos orbitales que estudian Marte suelen estudiar las capas superiores de la atmósfera, mientras que la capa inferior permanece fuera de su zona de seguimiento. Para saber con certeza si hay resonancias de Schumann en Marte, es necesario medir los campos eléctricos en la superficie del planeta.
«Idealmente, deberíamos medir la amplitud de las oscilaciones de Schumann y comprender si existe una correlación entre las amplitudes cambiantes de las resonancias de Schumann y los cambios en la intensidad de las tormentas de polvo en Marte», dijo Sergey Popel. «Pero para hacerlo, necesitaríamos algunos equipos muy sensibles».
Aún no se han planificado tales proyectos, pero la segunda etapa de la misión ExoMars, que está programada para la segunda mitad de 2022, probablemente contribuirá a estos estudios.
