Detectada por primera vez actividad eléctrica en la atmósfera de Marte

Las descargas eléctricas (como, por ejemplo, los rayos) son habituales en la Tierra y han sido detectadas, asimismo, en los grandes planetas gaseosos del sistema solar (Júpiter y de Saturno). Los científicos habían sospechado, desde hacía tiempo, que en Marte también se debían producir fenómenos similares, generados en este caso por el rozamiento entre las pequeñas partículas que son desplazadas por los vientos marcianos y que, ocasionalmente, dan lugar a remolinos de polvo. Sin embargo, la confirmación de la existencia de estas chispas eléctricas había sido imposible.

Ahora, por primera vez, un grupo internacional de investigadores, que cuenta con la participación de científicos adscritos a la Universidad del País Vasco y al Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA), ha podido detectar el sonido creado por estas descargas en tempestades de polvo marcianas. Y lo han hecho gracias a uno de los micrófonos con los que está equipado Perseverance (NASA), el rover más avanzado que nunca se haya enviado al planeta rojo.

En declaraciones en exclusiva para La Vanguardia, Agustín Sánchez-Lavega, uno de los autores del nuevo estudio y perteneciente al departamento de Física Aplicada de la Escuela de Ingeniería de Bilbao (Universidad del País Vasco), considera que se trata de un descubrimiento importante para conocer mejor los procesos electroquímicos que se producen en la parte baja de la atmósfera de Marte, y señala que el análisis de estos fenómenos eléctricos será relevante para las futuras misiones al planeta rojo.

Primero, la carga

En la Tierra, es bien conocido que los remolinos de arena generados por fuertes rachas de viento cargan eléctricamente las partículas de polvo debido a la fricción entre ellas. Este fenómeno tiene su manifestación, de manera muy espectacular, en algunas erupciones volcánicas, cuando pueden aparecen rayos en las grandes columnas ascendentes de ceniza.

Sería de esperar que un mecanismo similar de carga por rozamiento entre partículas también se produjese en Marte. En efecto, aunque la atmósfera marciana es unas 100 veces más débil que la terrestre, existen vientos capaces de desplazar material de la superficie, dando lugar a dunas y, estacionalmente, a grandes tormentas de polvo que llegan a cubrir, durante semanas, extensas regiones. Además, estos vientos pueden hacer que la arena se arremoline formando pequeños tornados.

De hecho, el polvo marciano tiene tendencia a adherirse a las naves que se han enviado al planeta, una eventualidad que, en algunas ocasiones, ha provocado problemas graves e incluso la pérdida de la sonda. Se cree que el hecho que las partículas arrastradas por el viento de Marte se peguen tan obstinadamente podría estar relacionado con la electricidad estática generada, precisamente, por la presencia de carga en las motas de polvo.

Y después, la chispa

Pero la electrización del polvo por fricción es sólo uno de los dos factores que son necesarios para provocar el chispazo. El segundo es que la cantidad de carga generada sea suficientemente grande.

En nuestro planeta, esta segunda condición no se cumple, ya que las características de la atmósfera terrestre hacen que, para que se provoque una chispa en el polvo de un remolino, se requieran acumulaciones de carga mucho más intensas de las que se producen.

Pero la situación en Marte es menos restrictiva, y teóricamente este tipo de descargas deberían ser posibles, tal como también señalan algunas de las simulaciones que se han realizado en nuestros laboratorios. Pero a pesar de las sospechas, nunca hasta ahora se había podido hallar una evidencia directa que confirmase la presencia de este fenómeno en el planeta rojo.

Percy

En febrero de 2021, el robot Perseverance aterrizó en el cráter Jezero, en Marte, con el objetivo principal de hallar evidencias de vida pasada (cuando el planeta rojo tenía agua líquida en superficie, hace alrededor de 3.800 o 3.500 millones de años). Este explorador transporta diversos instrumentos de análisis y de observación.

En particular, en el rover se encuentra un micrófono, integrado en un equipamiento llamado SuperCam, que es capaz de registrar los sonidos generados cerca de la superficie marciana. Y ha sido analizando las señales que este instrumento ha captado a lo largo de casi cuatro años, que los científicos responsables del nuevo estudio han podido identificar 55 señales acústicas que son compatibles con las producidas por descargas eléctricas.

Los registros captados por Perseverance para estos acontecimientos muestran todos un patrón similar. En primer lugar, se observa un pico intenso y de muy corta duración (del orden de decenas de microsegundo) seguido por un período de amortiguación a lo largo de unos milisegundos. Estas dos fases se interpretan como interferencias provocadas, en el equipo, por el campo magnético asociado a la chispa.

Onda sonora, pero sin luz

Finalmente, las señales muestran una tercera fase compuesta por diversas crestas que corresponderían a la propagación de las ondas acústicas (es decir, al sonido de la descarga eléctrica). Es importante señalar que el análisis realizado ha podido diferenciar estos ruidos de otros generados por el propio robot, por el viento o por las turbulencias atmosféricas, descartando, así, fuentes potenciales de emisión que pudiesen interferir con los resultados.

En este sentido, Sánchez-Lavega considera que estamos ante un descubrimiento en toda regla, dado que “el modelo de descarga eléctrica explica muy bien lo observado, y además ocurren cuando han sucedido eventos de polvo (remolinos y tormentas) intensos, como se esperaría”.

Por otra parte, el investigador cree que las descargas eléctricas marcianas no serían suficientemente potentes como para producir emisión de luz, ya que la ionización del aire marciano, un proceso necesario para la generación de un fogonazo, requeriría campos eléctricos de 25 a 100 veces más intensos que los observados.

Implicaciones

Como sea que el cráter Jezero no es, ni mucho menos, la región marciana en dónde se han detectado más tormentas de polvo o torbellinos de arena, los científicos estiman que la electricidad total que se libera a causa de descargas por fricción debe ser muy superior en otras zonas del planeta.

En este sentido, Sánchez-Lavega cree que será muy importante estudiar la frecuencia con la que ocurren los remolinos y las tormentas de polvo en Marte en función de la época del año y de la localización concreta, por los efectos que las chispas eléctricas asociadas podrían tener sobre los equipos de las naves. Y añade que “estas descargas serán un factor más a tener en cuenta en la exploración futura del planeta”.