Una franja blanca de hielo que aparece cada mañana junto a un volcán de Marte, crece hasta 1.800 kilómetros y desaparece antes de terminar el día, tiene ahora una explicación más precisa. El último estudio sobre la denominada Nube Alargada de Arsia Mons (AMEC) indica que se formaría cuando el vapor de agua se congela directamente, sin apoyarse en partículas de polvo ni en otros materiales presentes en la atmósfera.
Dicho de forma simple, la AMEC es una nube muy larga, compuesta por hielo, que nace al lado del volcán Arsia Mons. No es humo, ni una columna que salga del volcán, ni un fenómeno permanente. Se presenta durante unas horas de la mañana y queda extendida a sotavento, es decir, del lado hacia el que sopla el viento. El resultado ayuda a entender una formación que la sonda Mars Express observa desde 2018 y que los modelos de la atmósfera marciana no lograban reproducir.
El trabajo se publicó en Nature Geoscience. Un equipo vinculado a la Agencia Espacial Europea (ESA) pudo generar la nube en simulaciones al añadir un proceso llamado nucleación homogénea de hielo: la conversión directa del vapor de agua en partículas de hielo.
La AMEC aparece cada primavera y verano del hemisferio sur de Marte, cuando el planeta atraviesa su temporada de polvo. Se forma al lado de Arsia Mons, se alarga con rapidez y se evapora en la misma jornada. En sus mayores extensiones, mide 1.800 kilómetros (1.120 millas), casi el doble de la longitud del Reino Unido.
Su presencia está ligada a la forma del terreno. Arsia Mons es un volcán de 20 kilómetros (12 millas) de altura. Cuando los vientos lo rodean, el relieve produce una onda que eleva aire húmedo varios kilómetros en cuestión de minutos. En ese ascenso, el aire se enfría 30 grados en apenas 10 minutos y su humedad relativa aumenta de golpe.
Los investigadores clasifican a la AMEC como una nube orográfica. En la Tierra existen nubes de este tipo: se forman cuando el viento encuentra una montaña o un volcán y el aire húmedo asciende. La diferencia marciana está en la atmósfera delgada del planeta y en la altura de Arsia Mons. Esa combinación crea las condiciones para que el vapor de agua se convierta en hielo y dibuje la franja que se ve desde el espacio.
Para Jorge Hernández-Bernal, investigador del LMD/CNRS/Sorbonne Université de París y autor principal del estudio, la ubicación de la nube permite observar un proceso que hasta ahora no se había visto en funcionamiento en una atmósfera planetaria.
"Para crear el AMEC en nuestro modelo, descubrimos que necesitábamos incluir algunos fenómenos físicos exóticos? fenómenos que, si bien se incluyen en los libros de texto, se tratan como teóricos y generalmente se cree que no ocurren en la naturaleza. Ciertamente, nunca se habían observado en acción", afirmó Hernández-Bernal. "Una vez que incluimos estos fenómenos físicos en nuestras simulaciones, el AMEC surgió tal como esperábamos".
En condiciones habituales, una nube necesita algo sobre lo que empezar a formarse. Cuando el aire húmedo se enfría, el agua puede convertirse en gotas o en cristales de hielo alrededor de partículas suspendidas, como sal, polen, hollín o polvo. Ese mecanismo recibe el nombre de nucleación heterogénea. En Marte, los científicos pensaban que el polvo cumplía esa función.
La nueva simulación plantea otra posibilidad para la AMEC. La enorme subida de humedad y el enfriamiento alrededor de Arsia Mons permitirían que el vapor se transforme directamente en hielo, sin polvo ni otro material que sirva de base. A ese mecanismo se lo llama nucleación homogénea.
"Para el AMEC, parece que la formación de nubes se produce sin necesidad de ningún componente adicional", explicó Hernández-Bernal. "El vapor de agua se transforma directamente en partículas de hielo sin ningún paso intermedio. Es similar a las gotas de condensación que aparecen en el centro de una habitación, en lugar de en una ventana".
El investigador remarcó que el fenómeno requiere una humedad relativa fuera de lo común: más de 100.000 veces superior a la que se experimenta habitualmente en la vida cotidiana terrestre. "Nunca lo habíamos visto antes en una atmósfera planetaria. Es totalmente inesperado", añadió.
Los científicos ya habían sugerido que algo semejante podía suceder en las capas altas de las atmósferas de la Tierra y de Venus, aunque no lo habían detectado. "Nunca antes habíamos visto estas condiciones en Marte, pero nuestro hallazgo sugiere firmemente que la humedad del planeta puede alcanzar estos niveles extremos", sostuvo Hernández-Bernal.
La Mars Express identificó por primera vez la AMEC en 2018 y la ha visto en numerosas ocasiones desde entonces. Los estudios de su movimiento y evolución establecieron que se trataba de una nube orográfica, pero las simulaciones no conseguían reflejar su aparición hasta que el equipo incorporó la nucleación homogénea.
El modelo se elaboró con datos de las tres cámaras de la nave: la Cámara de Monitoreo Visual, la Cámara Estéreo de Alta Resolución y OMEGA. Mars Express puede fotografiar grandes zonas de la superficie de Marte con alta resolución y figura entre las pocas naves que orbitan el planeta capaces de observarlo durante la mañana, justo cuando surge la AMEC. La otra es el Orbitador de Gases Traza ExoMars de la ESA.
Aunque la nube creada por computadora conserva diferencias con las observaciones, Hernández-Bernal definió el resultado como "extraordinario". "No contamos con tanta información sobre la atmósfera de Marte como sobre la de la Tierra, por lo que reproducir la AMEC con este grado de precisión representa un gran éxito para el modelo", afirmó.
"Mars Express también puede rastrear cómo cambia la nube en escalas de tiempo de apenas horas", señaló Colin Wilson, científico del proyecto Mars Express de la ESA. Según Wilson, esa posibilidad permitió descubrir la formación, seguirla durante años y avanzar ahora sobre la explicación de su origen.
El estudio amplía el conocimiento sobre la atmósfera de Marte y plantea que ciertos procesos considerados improbables merecen ser tenidos en cuenta al analizar otros planetas, incluidos los exoplanetas. "Si bien las nubes en la Tierra y en Marte parecen regirse por las mismas 'reglas', comprender esta exótica nube marciana requirió una física exótica, y esto puede ser cierto en otros lugares del cosmos", afirmó Wilson.
