Actualmente, Marte es el planeta más interesante para estudiar en el sistema solar . Dado que tiene una atmósfera, aunque muy enrarecida , en comparación con la tierra, podemos hablar de los procesos en ella que forman el tiempo , y por ende el clima . Es desfavorable para la vida terrestre, sin embargo, es el más cercano al existente en la Tierra entre los planetas del sistema solar. Presuntamente, en el pasado, el clima de Marte podría ser más cálido y húmedo, y el agua líquida estaba presente en la superficie e incluso llovía .
El rover Perseverance de la NASA ha enviado su primer informe meteorológico desde el cráter Lake Lake en Marte. Así lo informa el Programa de Exploración de Marte de Ciencia de la NASA.
Como se señaló, el rover recopiló datos utilizando el sistema de monitoreo ambiental MEDA.
Se encendió por primera vez durante 30 minutos el 19 de febrero, aproximadamente un día después de que el rover aterrizara en Marte. El sistema mostró que la temperatura bajó de -20°C a -25,6°C en 30 minutos. Se registró una presión de 718 Pascales, a modo de comparación, la presión normal en la superficie de la Tierra es de 101.325 Pascales.
También en los días marcianos 43 y 44 de la misión Perseverance (3 y 4 de abril), MEDA registró temperaturas de -22 °C y -83 °C, velocidades del viento que alcanzaron los 10 m/s.
la fecha | Sol | Temperatura, °C | Presión, Pa |
Sol | ||
---|---|---|---|---|---|---|
mín. | máx. | amanecer | puesta de sol | |||
04/01/2021 | 41 | -21,6 | -83.8 | 743.2 | 06:09:02 | 18:37:53 |
02/04/2021 | 42 | -26,7 | -83 | 744.7 | 06:08:25 | 18:37:47 |
03.04.2021 | 43 | -27,6 | -83.5 | 746.8 | 06:07:47 | 18:37:40 |
04/04/2021 | 44 | -21.1 | -82.2 | 746 | 06:07:09 | 18:37:34 |
04/05/2021 | 45 | -22 | -83.1 | 745.9 | 06:06:32 | 18:37:27 |
06/04/2021 | 46 | -24,2 | -83 | 746.9 | 06:05:54 | 18:37:20 |
07/04/2021 | 47 | -22.3 | -82,9 | 747.1 | 06:05:17 | 18:37:14 |
Los datos no fueron publicados en el sitio web de la NASA [2] | ||||||
08.08.2021 | 178 | -Dieciocho | -81 | 719.9 | 05:09:20 | 18:22:22 |
09.08.2021 | 179 | -23 | -81 | 718.4 | 05:09:10 | 18:22:13 |
10/08/2021 | 180 | -veinte | -80 | 718 | 05:09:00 | 18:22:04 |
11/08/2021 | 181 | -Dieciocho | -81 | 717.1 | 05:08:51 | 18:21:56 |
Los datos no fueron publicados en el sitio web de la NASA [2] | ||||||
12/09/2021 | 210 | -catorce | -78 | 685 | 05:05:51 | 18:16:47 |
13/09/2021 | 211 | -21 | -79 | 684.3 | 05:05:48 | 18:16:34 |
14/09/2021 | 214 | -21 | -80 | 681.1 | 05:05:40 | 18:15:55 |
15/09/2021 | 215 | -22 | -78 | 679.5 | 05:05:37 | 18:15:41 |
16/09/2021 | 216 | -21 | -78 | 678.7 | 05:05:35 | 18:15:28 |
la fecha | Sol | Temperatura, °C | Presión, Pa |
Sol | |||||||
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mín. | máx. | amanecer | puesta de sol | ||||||||
GRAMO | mi | GRAMO | mi | GRAMO | mi | GRAMO | mi | GRAMO | mi | ||
3076 | 41 | -12 | -21,6 | -73 | -83.8 | 847 | 743.2 | 06:26 | 06:09:02 | 18:19 | 18:37:53 |
3077 | 42 | -12 | -26,7 | -74 | -83 | 848 | 744.7 | 06:26 | 06:08:25 | 18:19 | 18:37:47 |
3078 | 43 | -once | -27,6 | -73 | -83.5 | 849 | 746.8 | 06:26 | 06:07:47 | 18:18 | 18:37:40 |
3079 | 44 | -12 | -21.1 | -74 | -82.2 | 849 | 746 | 06:26 | 06:07:09 | 18:18 | 18:37:34 |
3080 | 45 | -19 | -22 | -76 | -83.1 | 850 | 745.9 | 06:25 | 06:06:32 | 18:18 | 18:37:27 |
3081 | 46 | -dieciséis | -24,2 | -76 | -83 | 850 | 746.9 | 06:25 | 06:05:54 | 18:17 | 18:37:20 |
3082 | 47 | -13 | -22.3 | -76 | -82,9 | 850 | 747.1 | 06:25 | 06:05:17 | 18:17 | 18:37:14 |
Datos no publicados en el sitio web de la NASA | |||||||||||
3245 | 211 | -veinte | -21 | -80 | -79 | 788 | 684.3 | 05:49 | 05:05:48 | 17:32 | 18:16:34 |
3246 | -24 | -80 | 787 | 05:49 | 17:32 | ||||||
3247 | -23 | -81 | 785 | 05:49 | 17:32 | ||||||
3248 | -32 | -80 | 783 | 05:49 | 17:32 | ||||||
3249 | 214 | -32 | -21 | -79 | -80 | 782 | 681.1 | 05:49 | 05:05:40 | 17:32 | 18:15:55 |
3250 | 215 | -33 | -22 | -79 | -78 | 781 | 679.5 | 05:49 | 05:05:37 | 17:32 | 18:15:41 |
3251 | 216 | -28 | -21 | -79 | -78 | 781 | 678.7 | 05:48 | 05:05:35 | 17:32 | 18:15:28 |
La temperatura media en Marte es mucho más baja que en la Tierra: −63 °С [3] . Dado que la atmósfera de Marte está muy enrarecida, no suaviza las fluctuaciones diarias de la temperatura de la superficie. En las condiciones más favorables del verano en la mitad diurna del planeta, el aire se calienta hasta 20 ° C (y en el ecuador, hasta +27 ° C), una temperatura completamente aceptable para los habitantes de la Tierra. La temperatura máxima del aire registrada por el rover Spirit fue de +35 °C [4] . Pero en una noche de invierno, las heladas pueden alcanzar incluso en el ecuador de -80 °C a -125 °C, y en los polos la temperatura nocturna puede descender hasta unos -153 °C [5] . Sin embargo, las fluctuaciones de temperatura diurnas no son tan significativas como en la Luna y Mercurio sin atmósfera [6] . Hay oasis de temperatura en Marte, en las áreas del "lago" Fénix (Meseta del Sol) y la tierra de Noé , la diferencia de temperatura es de -53 °С a +22 °С en verano y de -103 ° С a -43 °С en invierno. Así, Marte es un mundo muy frío, el clima allí es más severo que en la Antártida [7] .
La atmósfera de Marte está más enrarecida que la capa de aire de la Tierra y consiste en más del 95% de dióxido de carbono , mientras que el contenido de oxígeno y agua es una fracción de un por ciento. La presión media de la atmósfera en la superficie es en promedio de 0,6 kPa o 6 mbar , que es 168 veces menor que la de la tierra o igual a la de la tierra a una altura de casi 35 km de la superficie terrestre [6] . La presión atmosférica sufre fuertes cambios diarios y estacionales [10] .
El vapor de agua en la atmósfera marciana no supera el 0,001 %, sin embargo, según los resultados de estudios recientes (2013), esto sigue siendo más de lo que se pensaba anteriormente, y más que en las capas superiores de la atmósfera terrestre [11] , y a baja presión y temperatura se encuentra en un estado cercano a la saturación, por lo que a menudo se acumula en las nubes. Como regla general, las nubes de agua se forman a altitudes de 10 a 30 km sobre la superficie. Se concentran principalmente en el ecuador y se observan casi todo el año [6] . Las nubes observadas en niveles altos de la atmósfera (más de 20 km) se forman como resultado de la condensación de CO 2 . El mismo proceso es responsable de la formación de nubes bajas (a menos de 10 km de altitud) en las regiones polares en invierno, cuando la temperatura atmosférica desciende por debajo del punto de congelación del CO 2 (–126 °C); en verano, se forman delgadas formaciones análogas de hielo H 2 O [12] .
Las formaciones de naturaleza condensada también están representadas por nieblas (o neblina). A menudo se encuentran sobre las tierras bajas (cañones, valles) y en el fondo de los cráteres en la estación fría [12] [7] .
Las ventiscas pueden ocurrir en la atmósfera marciana . El rover Phoenix en 2008 observó [13] virgu en las regiones subpolares . Según estimaciones iniciales, la tasa de precipitación en la virga fue muy baja. Sin embargo, un modelado reciente (2017) [14] de los fenómenos atmosféricos marcianos mostró que en latitudes medias, donde hay un cambio regular de día y noche, las nubes se enfrían bruscamente después de la puesta del sol, y esto puede provocar tormentas de nieve, durante las cuales la velocidad de la partícula en realidad puede alcanzar los 10 m/s. Los científicos suponen que los fuertes vientos, combinados con poca nubosidad (por lo general, las nubes marcianas se forman a una altitud de 10 a 20 km) pueden provocar que la nieve caiga sobre la superficie de Marte. Este fenómeno es similar a las microrráfagas terrestres : ráfagas de viento descendente con una velocidad de hasta 35 m/s, a menudo asociadas con tormentas eléctricas [15] .
De hecho, se ha observado nieve más de una vez [16] . Entonces, en el invierno de 1979, cayó una fina capa de nieve en el área de aterrizaje de Viking-2 , que permaneció durante varios meses [7] .
Un rasgo característico de la atmósfera marciana es la presencia constante de polvo, cuyas partículas tienen un tamaño aproximado de 1,5 µm y consisten principalmente en óxido de hierro [12] [10] [17] . La baja gravedad permite que incluso los flujos de aire enrarecido levanten enormes nubes de polvo a una altura de hasta 50 km. Y los vientos, que son una de las manifestaciones de la diferencia de temperatura, a menudo soplan sobre la superficie del planeta [16] (especialmente a fines de la primavera - principios del verano en el hemisferio sur, cuando la diferencia de temperatura entre los hemisferios es especialmente aguda), y su velocidad alcanza los 100 m/s. De esta manera, se forman extensas tormentas de polvo, que se han observado durante mucho tiempo en forma de nubes amarillas individuales y, a veces, en forma de un velo amarillo continuo que cubre todo el planeta. Muy a menudo, las tormentas de polvo ocurren cerca de los casquetes polares, su duración puede alcanzar los 50 a 100 días. Una débil neblina amarilla en la atmósfera, por regla general, se observa después de grandes tormentas de polvo y se detecta fácilmente mediante métodos fotométricos y polarimétricos [12] [7] [18] .
Las tormentas de polvo, que se observaron bien en las imágenes tomadas desde los orbitadores, resultaron ser apenas visibles cuando se fotografiaron desde los módulos de aterrizaje. El paso de las tormentas de polvo en los sitios de aterrizaje de estas estaciones espaciales se registró solo por un cambio brusco en la temperatura, la presión y un oscurecimiento muy leve del fondo general del cielo. La capa de polvo que se asentó después de la tormenta en las inmediaciones de los lugares de aterrizaje de los Viking ascendió a solo unos pocos micrómetros. Todo esto indica una capacidad de carga bastante baja de la atmósfera marciana [12] .
Desde septiembre de 1971 hasta enero de 1972, se produjo una tormenta de polvo global en Marte, que incluso impidió fotografiar la superficie desde la sonda Mariner 9 [7 ] . La masa de polvo en la columna atmosférica (con una profundidad óptica de 0,1 a 10) estimada durante este período osciló entre 7,8⋅10–5 y 1,66⋅10–3 g / cm2 . Por lo tanto, la masa total de partículas de polvo en la atmósfera de Marte durante el período de las tormentas de polvo globales puede alcanzar hasta 10 8 - 10 9 t, lo que es proporcional a la cantidad total de polvo en la atmósfera de la Tierra [12] .
Los tornados y torbellinos de polvo son otro ejemplo de los procesos de elevación de polvo en el aire, que surgen debido a las variaciones de temperatura diurnas [7] cerca de la superficie de Marte. Debido a la muy baja densidad de la atmósfera del planeta rojo, algunos de ellos pueden ser tan grandes como tornados , elevándose varios kilómetros de altura y cientos de metros de ancho. Sin embargo, la mayoría de ellos son de corta duración, transitorios y, como muestran las observaciones en el cráter del lago , ocurren dentro del rango de visión de las cámaras del rover Perseverance hasta varias veces al mes.
Ya se obtuvo una imagen meteorológica completa del paso de un vórtice de polvo en 1997: dicho vórtice pasó directamente sobre el rover Pathfinder en el sol 25 de la expedición [10] . La fuerza física destructiva de los vientos marcianos (incluso en el interior de pequeños torbellinos de polvo) no debe exagerarse, ya que estamos hablando de una atmósfera extremadamente enrarecida. Los diseñadores del primer helicóptero alienígena , Ingenuity , aseguraron que incluso este diseño liviano y aparentemente vulnerable debido al viento se mantendría en la superficie sin problemas con vientos de 135 millas por hora (216 km/h, o 60 m/s) [19]. ] . Otro peligro para la tecnología en Marte, que aún no ha sido completamente estudiado, es la electrificación de partículas de polvo movidas por vórtices. Debido a la debilidad de la erosión en la superficie del planeta, las huellas de estos fenómenos atmosféricos permanecen en él, fijadas no solo por las cámaras de los rovers, sino a veces también por las órbitas de los satélites artificiales de Marte [16] .
Para la existencia estable del agua pura en estado líquido, la temperatura y la presión parcial del vapor de agua en la atmósfera deben estar por encima del punto triple del diagrama de fases , mientras que ahora están lejos de los valores correspondientes. La investigación realizada por la nave espacial Mariner 4 en 1965 mostró que no hay agua líquida en Marte en la actualidad, pero los datos de los rovers Spirit y Opportunity de la NASA indican la presencia de agua en el pasado.
Primero, se han encontrado minerales que solo podrían formarse como resultado de una exposición prolongada al agua. En segundo lugar, los cráteres muy antiguos están prácticamente borrados de la faz de Marte. La atmósfera moderna no podría causar tal destrucción. El estudio de la tasa de formación y erosión de los cráteres permitió establecer que el viento y el agua los destruyeron sobre todo hace unos 3.500 millones de años. Muchos barrancos tienen aproximadamente la misma edad.
A principios de la década de 2020 hay alguna evidencia de la presencia de agua congelada. Sin embargo, el único lugar donde puede existir agua líquida es un lago hipotético debajo de la Meseta Sur , otras suposiciones no han sido confirmadas [20] .
Al igual que en la Tierra, en Marte hay un cambio de estaciones debido a la inclinación del eje de rotación respecto al plano de la órbita, por lo que en invierno el casquete polar crece en el hemisferio norte, y casi desaparece en el sur, y después de seis meses los hemisferios cambian de lugar. Al mismo tiempo, debido a la excentricidad bastante grande de la órbita del planeta en el perihelio (solsticio de invierno en el hemisferio norte), recibe hasta un 40% más de radiación solar que en el afelio [18] , y en el hemisferio norte, el invierno es corto y relativamente moderado, y el verano es largo, pero fresco, en el sur, por el contrario, los veranos son cortos y relativamente cálidos, y los inviernos son largos y fríos. En este sentido, el casquete sur en invierno crece hasta la mitad de la distancia polo-ecuador, y el casquete norte solo hasta un tercio. Cuando llega el verano en uno de los polos, el dióxido de carbono del casquete polar correspondiente se evapora y pasa a la atmósfera; los vientos lo llevan al casquete opuesto, donde vuelve a congelarse. Así se produce el ciclo del dióxido de carbono que, junto con los diferentes tamaños de los casquetes polares, provoca un cambio en la presión de la atmósfera marciana a medida que gira alrededor del Sol [6] [7] [16] . Debido al hecho de que en invierno hasta un 20-30% de toda la atmósfera se congela en el casquete polar, la presión en el área correspondiente cae [10] .
Al igual que en la Tierra, el clima de Marte sufrió cambios a largo plazo y en las primeras etapas de la evolución del planeta fue muy diferente al actual. La diferencia es que el papel principal en los cambios cíclicos en el clima de la Tierra lo juega el cambio en la excentricidad de la órbita y la precesión del eje de rotación, mientras que la inclinación del eje de rotación permanece aproximadamente constante debido a la estabilización . efecto de la Luna , mientras que Marte, sin un satélite tan grande, puede sufrir cambios significativos en la inclinación de su eje de rotación. Los cálculos han demostrado [21] que la inclinación del eje de rotación de Marte, que ahora es de 25°, aproximadamente el mismo valor que el de la Tierra, era igual a 45° en el pasado reciente, y en una escala de millones de años puede variar de 10° a 50°.
La historia del cambio climático en Marte se puede rastrear analizando capas de sedimentos en los casquetes polares, donde son visibles en fallas y fisuras. Suponiendo que las capas claras se forman por la deposición de hielo y las capas oscuras por la deposición de polvo, su número y grosor (si se conoce el tiempo de subida) se pueden utilizar para juzgar las variaciones climáticas cíclicas y su correlación con los cambios en el ángulo de inclinación del eje de rotación y la excentricidad de la órbita marciana. Los cálculos muestran que los ciclos de cambios en estos parámetros duran solo 2,5 millones de años [22] .
Con una fuerte inclinación (alrededor de 45 °) del eje de rotación del planeta, ingresa más radiación solar a las regiones polares y se convierten en las áreas más cálidas. El agua y el CO 2 de los casquetes polares pasan de estado sólido en forma de gas a la atmósfera, que se hace así más densa y por tanto más cálida y húmeda, y la presión atmosférica aumenta hasta los valores necesarios para la existencia de agua en la superficie de Marte en fase líquida. Comienza el ciclo del agua, similar a lo que está sucediendo en la Tierra. El vapor de agua de la atmósfera se condensa en hielo y nieve en latitudes bajas, donde ahora hace frío, se filtra en el suelo y se congela allí. Cuando la inclinación del eje de rotación disminuye, vuelve a hacer más frío en las regiones polares y más cálido en las regiones ecuatoriales; el agua congelada en las capas superficiales regresa a la atmósfera en forma de vapor, se traslada a los polos y se condensa nuevamente en los casquetes polares de hielo. Gran parte del dióxido de carbono también vuelve a los casquetes polares, por lo que la atmósfera se vuelve muy enrarecida [23] . Tales cambios ocurren en una escala de cientos de miles e incluso millones de años. Según algunos cálculos, durante los últimos 5 millones de años, el hielo de agua se ha movido de los polos al ecuador y viceversa más de 40 veces [24] .
A juzgar por el hielo que se encuentra en los cráteres en latitudes bastante bajas (alrededor de 40°), donde se supone que las temperaturas son demasiado altas para mantenerse estable durante mucho tiempo, la última edad de hielo aún no ha terminado [23] .
Entonces, el clima de Marte primitivo era muy diferente al que vemos hoy. La presencia de agua líquida, confirmada por numerosas evidencias, sugiere la existencia de una atmósfera suficientemente densa. Con el tiempo, la mayor parte se disipó , muy probablemente a través de un mecanismo no térmico de pulverización de iones por partículas de viento solar , debido a la falta de un campo magnético en el planeta . Esto lo confirman las mediciones de las proporciones de isótopos de argón realizadas por la nave espacial Viking en 1976 [25] , Curiosity en 2013 [26] [27] y MAVEN en 2017 [28] , y los datos del estudio de los meteoritos marcianos son consistentes . con esto [29] .