Cada mañana, durante varios meses del año marciano, ocurre algo extraordinario cerca de uno de los volcanes más altos del sistema solar. Una nube blanca aparece sobre sus laderas, se despliega sobre el paisaje y se extiende hasta 1800 kilómetros, aproximadamente la distancia entre Nueva York y Miami. Luego, en cuestión de horas, desaparece.
Los científicos han observado este peculiar fenómeno diario durante años. Pero no podían explicar cómo una nube tan enorme podía formarse en la delgada y seca atmósfera de Marte.
Ahora, un equipo de investigadores cree haber encontrado una pieza clave que faltaba. Según un nuevo estudio, la nube podría formarse mediante un proceso inusual en el que el vapor de agua se transforma directamente en cristales de hielo sin necesidad de partículas de polvo para iniciar el proceso.
Este mecanismo, conocido como nucleación homogénea, se conoce desde hace tiempo en teoría. Sin embargo, los científicos nunca han confirmado que ocurra realmente en la atmósfera de un planeta.
Un volcán con su propio clima
La nube tiene un nombre: la Nube Alargada de Arsia Mons, o AMEC.
Su lugar de origen es Arsia Mons, un volcán extinto que se eleva aproximadamente 20 kilómetros sobre el paisaje marciano. Eso es más del doble de la altura del Monte Everest sobre el nivel del mar. Durante la primavera y el verano en el hemisferio sur de Marte, los vientos barren el volcán, empujando el aire hacia arriba. La montaña actúa como un enorme obstáculo en la atmósfera, generando poderosas ondas que elevan bolsas de aire húmedo varios kilómetros en cuestión de minutos.
A medida que el aire asciende, se expande y se enfría drásticamente. Los investigadores calcularon que las temperaturas pueden descender 30°C en tan solo 10 minutos, llegando a valores inferiores a -143°C.
La nube se forma a unos 45 kilómetros sobre la superficie del planeta. Los vientos transportan entonces sus partículas de hielo hacia el oeste, creando su asombrosa cola.
En la Tierra se dan nubes similares generadas por montañas, como la famosa nube Levanter sobre Gibraltar. Sin embargo, los modelos meteorológicos convencionales no pudieron reproducir la extraordinaria longitud de la nube marciana.
Las simulaciones anteriores, publicadas en 2022, lograron capturar con éxito la potente corriente de aire ascendente y el rápido enfriamiento. Sin embargo, la enorme cola blanca siguió sin ser observada. Algo faltaba.
Cristales de hielo sin polvo
Normalmente, las nubes necesitan algo sobre lo que crecer. En la Tierra, el vapor de agua se condensa o se congela alrededor de partículas microscópicas de polvo, sal marina, hollín u otros materiales suspendidos en la atmósfera. Los científicos denominan a este fenómeno nucleación heterogénea.
Marte tiene mucho polvo, pero los investigadores descubrieron que el polvo por sí solo no podía explicar el fenómeno AMEC. Así que probaron algo inusual.
“Para crear el AMEC en nuestro modelo, descubrimos que necesitábamos incluir algunos fenómenos físicos exóticos… fenómenos físicos que, si bien se incluyen en los libros de texto, se tratan como teóricos y generalmente se piensa que no ocurren en la naturaleza”, dijo el autor principal, Jorge Hernández-Bernal, científico planetario, en un comunicado.
En lugar de depender de granos de polvo, los investigadores permitieron que los cristales de hielo se formaran espontáneamente a partir del vapor de agua. Este proceso se denomina nucleación homogénea y requiere condiciones extremas.
Normalmente, no hay suficientes moléculas de agua en el aire para que se agrupen y se congelen sin ayuda. Pero sobre Arsia Mons, la temperatura desciende tan rápidamente que el aire se sobresatura enormemente, a pesar de que Marte contiene relativamente poca agua.
La sobresaturación significa que el aire contiene más vapor de agua del que normalmente podría contener a esa temperatura. Cuanto más frío está el aire, menos vapor puede contener. Sobre el volcán, el enfriamiento es tan rápido que el vapor de agua puede acumularse temporalmente hasta alcanzar niveles extraordinarios en relación con la saturación.
Esas condiciones pueden permitir que se formen cristales de hielo sin las semillas microscópicas habituales. Cuando los investigadores añadieron este proceso a sus simulaciones, finalmente apareció la nube, con su característica cola alargada.
El modelo también reprodujo varias características menores, como el estrechamiento de la nube y su posterior desprendimiento del volcán. Sin embargo, no fue una coincidencia perfecta. La nube simulada era entre un 30 y un 50% más estrecha que la observada, se formó unos 90 minutos más tarde y alcanzó solo alrededor de una cuarta parte de la longitud máxima observada antes de desprenderse.
Los científicos tampoco han presenciado directamente la formación de partículas de hielo individuales mediante el mecanismo propuesto. La evidencia proviene de la fidelidad con la que las simulaciones reproducen las observaciones.
Más allá de Marte
La sonda Mars Express hizo posible esta labor de investigación. Sus instrumentos han proporcionado observaciones detalladas de la nube desde 2018, aunque naves espaciales anteriores ya habían captado atisbos del fenómeno décadas atrás.
Este descubrimiento también se basa en investigaciones previas sobre el sorprendentemente inusual ciclo del agua en Marte. En 2011, los científicos descubrieron que el vapor de agua podía persistir en la atmósfera marciana en concentraciones muy superiores a las que su temperatura permitiría normalmente. Un estudio posterior de 2020 halló una sobresaturación generalizada de vapor de agua durante la estación polvorienta del planeta, lo que ayuda a explicar cómo la humedad puede alcanzar mayores altitudes en la atmósfera de lo que se creía.
Los científicos han propuesto una formación de hielo espontánea similar en las atmósferas superiores de la Tierra y Venus, pero nadie lo ha confirmado allí. Si la interpretación es correcta, Marte podría proporcionar la primera evidencia convincente del mundo real de que las nubes de hielo de agua pueden formarse directamente a partir de vapor sin la ayuda de polvo u otras partículas.
La siguiente pregunta es si Arsia Mons es un fenómeno único o si el mismo proceso ayuda a formar otras nubes marcianas, influyendo potencialmente en cómo se mueve el agua por el planeta. Incluso podría llevar a los científicos a reconsiderar cómo se forman ciertas nubes en la Tierra, Venus y otros mundos.
Durante años, esta enorme columna blanca pareció una rareza del clima marciano. Ahora, podría estar revelando a los científicos algo fundamental sobre cómo se forman las nubes en todo el Sistema Solar.
El estudio fue publicado en la revista Nature Geoscience.
Fuente: ZME Science.
