Dos misiones de la Agencia Espacial Europea en órbita a Marte, las naves espaciales Mars Express y ExoMars Trace Gas Orbiter, observaron cómo una poderosa “supertormenta” solar que devastó la Tierra también golpeó el Planeta Rojo. La tormenta provocó fallas en las naves espaciales y una atmósfera superior marciana supercargada.
La tormenta solar azotó la Tierra el 11 de mayo de 2024 y resultó ser la más grande registrada en nuestro planeta en más de 20 años. Generó auroras brillantes, generalmente restringidas a los polos de nuestro planeta, tan cerca del ecuador como México. Y, de hecho, la tormenta también afectó a Marte: el Mars Express y el ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) recibieron 200 días de radiación en el espacio de sólo 64 horas.
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La tormenta solar aumentó la cantidad de electrones en dos capas de la atmósfera marciana: un aumento del 45% a una altitud de 110 kilómetros (68 millas) y un aumento enorme del 278% a 130 kilómetros (81 millas) sobre la superficie marciana. Esto representa la mayor cantidad de electrones que los científicos planetarios hayan visto jamás en la atmósfera del Planeta Rojo.
La supertormenta solar también demostró el impacto negativo que ese clima espacial puede tener en la tecnología espacial, un riesgo que impulsa el deseo de los investigadores de desarrollar mejores predicciones del clima espacial.
“La tormenta también provocó errores informáticos en ambos orbitadores, un peligro típico del clima espacial, ya que las partículas involucradas son muy energéticas y difíciles de predecir”, continuó Parrott. “Afortunadamente, las naves espaciales fueron diseñadas con esto en mente y construidas con componentes resistentes a la radiación y sistemas específicos para detectar y corregir estos errores. Se recuperaron rápidamente”.
Parrott y sus colegas utilizaron una técnica pionera llamada radioocultación para investigar el efecto de esta tormenta solar. Esto implicó que Mars Express transmitiera una señal de radio al TGO mientras se sumergía bajo el horizonte de Marte. Esta señal luego fue refractada en el Mars Express por las capas atmosféricas del Planeta Rojo. Esto reveló detalles de estas capas.
“Esta técnica se ha utilizado durante décadas para explorar el sistema solar, pero utilizando señales transmitidas desde una nave espacial a la Tierra”, dijo el miembro del equipo Colin Wilson, científico del proyecto de la ESA para Mars Express y TGO. “Solo en los últimos cinco años comenzamos a usarlo en Marte entre dos naves espaciales, como Mars Express y TGO, que generalmente usan esas radios para transmitir datos entre orbitadores y rovers. Es genial verlo en acción”.
Lo que esto reveló fue el hecho de que la Tierra y Marte responden de manera muy diferente cuando son bombardeados por partículas cargadas del sol.
Las tormentas solares impactan a Marte y a la Tierra de manera diferente
La diferencia clave entre Marte y la Tierra en su reacción a las tormentas solares es el hecho de que nuestro planeta tiene un campo magnético protector, la magnetosfera. Esto silencia el impacto de las tormentas solares en nuestra atmósfera y también desvía las partículas cargadas lejos de la Tierra y hacia los polos, donde pueden provocar auroras.
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La falta de una magnetosfera alrededor de Marte dificulta comparar el Planeta Rojo con la Tierra. El estudio del clima espacial alrededor de nuestro planeta vecino también se complica por el hecho de que el Sol es errático en su dispersión de partículas cargadas y radiación.
“Afortunadamente, pudimos utilizar esta nueva técnica con Mars Express y TGO sólo 10 minutos después de que una gran erupción solar impactara en Marte”, explicó Jacobs. “Actualmente, sólo estamos realizando dos observaciones por semana en Marte, por lo que el momento fue extremadamente afortunado”.
Los científicos observaron las consecuencias de tres eventos solares que formaron parte de la misma tormenta general: una llamarada de radiación, una explosión de partículas cargadas de alta energía y material lanzado por una eyección de masa coronal (CME). Cuando la radiación y el material de estos eventos golpearon la atmósfera marciana, los electrones fueron arrancados de los átomos neutros, lo que provocó que estas partículas cargadas negativamente llenaran la atmósfera en cantidades nunca antes registradas.
El estudio del evento por parte del equipo también podría ayudarnos a comprender cómo el Planeta Rojo se convirtió en un paisaje árido y árido.
“Los resultados mejoran nuestra comprensión de Marte al revelar cómo las tormentas solares depositan energía y partículas en la atmósfera de Marte, algo importante porque sabemos que el planeta ha perdido enormes cantidades de agua y la mayor parte de su atmósfera en el espacio, probablemente debido al viento continuo de partículas que salen del sol”, añadió Wilson. “Pero hay otro lado: la estructura y el contenido de la atmósfera de un planeta influyen en cómo las señales de radio viajan a través del espacio. Si la atmósfera superior de Marte está repleta de electrones, esto podría bloquear las señales que utilizamos para explorar la superficie del planeta a través del radar, convirtiéndolo en una consideración clave en la planificación de nuestra misión e impactando nuestra capacidad de investigar otros mundos”.
Los resultados del equipo se publicaron el jueves (5 de marzo) en la revista Nature Communications.