MAVEN mapea las corrientes eléctricas alrededor de Marte que son fundamentales para la pérdida atmosférica.

Cinco años después de que la nave espacial MAVEN de la NASA entrara en órbita alrededor de Marte, los datos de la misión permiten la creación de un mapa de sistemas de corriente eléctrica en la atmósfera marciana.

“Estas corrientes juegan un papel fundamental en la pérdida atmosférica que transformó a Marte de un mundo que podría haber soportado la vida, en un desierto inhóspito”, dijo el físico experimental Robin Ramstad de la Universidad de Colorado, Boulder. “Actualmente estamos trabajando en el uso de las corrientes para determinar la cantidad precisa de energía que se extrae del viento solar y capacidad de escape atmosférico”. Ramstad es el autor principal de un artículo sobre esta investigación publicado el 25 de mayo en Nature Astronomy.


Los datos de MAVEN han permitido el primer mapa de los sistemas de corriente eléctrica (flechas azules y rojas) que dan forma al campo magnético inducido que rodea a Marte.
Créditos: NASA / Goddard / MAVEN / CU Boulder / SVS.

La Tierra también tiene tales sistemas actuales: incluso podemos verlos en forma de coloridos despliegues de luz en el cielo nocturno cerca de las regiones polares conocidas como auroras o luces del norte y del sur. Las auroras de la Tierra están fuertemente vinculadas a las corrientes, generadas por la interacción del campo magnético de la Tierra con el viento solar, que fluye a lo largo de las líneas verticales del campo magnético hacia la atmósfera, concentrándose en las regiones polares. Sin embargo, estudiar el flujo de electricidad a millones de kilómetros sobre nuestras cabezas, solo cuenta una parte de la historia sobre la situación en Marte. La diferencia radica en los respectivos campos magnéticos de los planetas, porque si bien el magnetismo de la Tierra proviene del interior, en Marte no es así.

Campos magnéticos planetarios

El magnetismo de la Tierra proviene de su núcleo, donde el hierro fundido y eléctricamente conductor fluye debajo de la corteza. Su campo magnético es global, lo que significa que rodea todo el planeta. Dado que Marte es un planeta rocoso y terrestre como la Tierra, uno podría suponer que el mismo tipo de paradigma magnético funciona allí también. Sin embargo, Marte no genera un campo magnético por sí solo, aparte de parches relativamente pequeños de corteza magnetizada. Algo diferente de lo que observamos en la Tierra debe estar sucediendo en el Planeta Rojo.

¿Qué está pasando sobre Marte?

El viento solar, compuesto principalmente de electrones y protones cargados eléctricamente, sopla constantemente desde el Sol a alrededor de un millón y medio de kilómetros por hora. Fluye e interactúa alrededor de los objetos de nuestro Sistema Solar. El viento solar también está magnetizado y este campo magnético no puede penetrar fácilmente en la atmósfera superior de los planetas no magnetizados como Marte. En cambio, las corrientes que induce en la ionosfera del planeta provocan una acumulación y un fortalecimiento del campo magnético, creando una llamada magnetosfera inducida. La forma en que el viento solar alimenta esta magnetosfera inducida en Marte no se ha entendido bien hasta ahora.

A medida que los iones y electrones del viento solar chocan más fuerte contra este campo magnético inducido cerca de Marte, se ven obligados a separarse debido a su carga eléctrica opuesta. Algunos iones fluyen en una dirección, algunos electrones en la otra dirección, formando corrientes eléctricas que se extienden desde el lado del día hasta el lado nocturno del planeta. Al mismo tiempo, los rayos X solares y la radiación ultravioleta ionizan constantemente parte de la atmósfera superior de Marte, convirtiéndola en una combinación de electrones e iones con carga eléctrica que pueden conducir electricidad.


Esta imagen es de una visualización científica de las corrientes eléctricas alrededor de Marte. Las corrientes eléctricas (flechas azules y rojas) envuelven a Marte en una estructura anidada de doble circuito que envuelve continuamente el planeta desde su lado diurno hasta su lado nocturno. Estos circuitos de corriente distorsionan el campo magnético del viento solar (no representado), que se extiende alrededor de Marte para crear una magnetosfera inducida alrededor del planeta. En el proceso, las corrientes conectan eléctricamente la atmósfera superior de Marte y la magnetosfera inducida al viento solar, transfiriendo energía eléctrica y magnética generada en el límite de la magnetosfera inducida (paraboloide interno débil) y en el choque del arco del viento solar (paraboloide externo débil). )
Créditos: NASA / Goddard / MAVEN / CU Boulder / SVS / Cindy Starr.

“La atmósfera de Marte se comporta un poco como una esfera de metal que cierra un circuito eléctrico”, dijo Ramstad. “Las corrientes fluyen en la atmósfera superior, con las capas de corriente más fuertes que persisten a 120-200 kilómetros sobre la superficie del planeta”. Tanto MAVEN como las misiones anteriores han observado anteriormente indicios localizados de estas capas actuales, pero nunca antes habían podido mapear el circuito completo, desde su generación en el viento solar, hasta donde se deposita la energía eléctrica en la atmósfera superior.

Detectar directamente estas corrientes en el espacio es tremendamente difícil. Afortunadamente, las corrientes distorsionan los campos magnéticos en el viento solar, detectables por el magnetómetro sensible de MAVEN. El equipo utilizó MAVEN para mapear la estructura promedio del campo magnético alrededor de Marte en tres dimensiones y calculó las corrientes directamente a partir de sus distorsiones de la estructura del campo magnético. “Con una sola elegante operación, la fuerza y ​​las rutas de las corrientes salen de este mapa del campo magnético”, dijo Ramstad.

El destino del planeta rojo

Sin un campo magnético global rodeando a Marte, las corrientes inducidas en el viento solar pueden formar una conexión eléctrica directa a la atmósfera superior marciana. Las corrientes transforman la energía del viento solar en campos magnéticos y eléctricos que aceleran las partículas atmosféricas cargadas en el espacio, impulsando el escape atmosférico al espacio. Los nuevos resultados revelan varias características particulares inesperadas del objetivo de MAVEN de comprender el escape atmosférico: la energía que impulsa el escape parece derivarse de un volumen mucho mayor de lo que a menudo se suponía.

La pérdida atmosférica impulsada por el viento solar ha estado activa durante miles de millones de años y ha contribuido a la transformación de Marte, de un planeta cálido y húmedo que podría haber albergado la vida, en un desierto frío global. MAVEN continúa explorando cómo funciona este proceso y qué parte de la atmósfera del planeta se ha perdido.

Esta investigación fue financiada por la misión MAVEN. El investigador principal de MAVEN tiene su base en el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado, Boulder, y la NASA Goddard gestiona el proyecto MAVEN. La NASA está explorando nuestro Sistema Solar y más allá, descubriendo mundos, estrellas y misterios cósmicos cercanos y lejanos con nuestra poderosa flota de misiones espaciales y terrestres.