El telescopio espacial James Webb investigará cómo Marte pasó de húmedo a seco.
Los vehículos exploradores y orbitadores de Marte han encontrado indicios de que una vez Marte tuvo agua líquida en su superficie. Mucha de esa agua escapó con el tiempo. ¿Cuánta agua se perdió y cómo se mueve el agua desde el hielo, a la atmósfera y luego al suelo? Durante su primer año de operaciones, el Telescopio Espacial James Webb de la NASA buscará respuestas. Webb también estudiará las plumas misteriosas de metano que insinúan una posible actividad geológica o incluso biológica.
La historia completa:
El telescopio Hubble tomó esta foto de Marte el 12 de Mayo de 2016,cuando el planeta estaba a 50 millones de millas de la Tierra, durante su última oposición en 2016. Ver imágen con etiquetas. Casquetes polares escarchados y brillantes, y nubes sobre un paisaje vívido, de color óxido, revelan a Marte como un planeta estacional dinámico en esta imagen. La foto revela detalles tan pequeños como de 20 a 30 millas de diámetro. Crédito: NASA, ESA, el equipo de patrimonio de Hubble (STScI / AURA), J. Bell (ASU) y M. Wolff (Instituto de Ciencias Espaciales). Más información.
El planeta Marte ha fascinado a los científicos durante más de un siglo. Hoy en día, es un mundo helado y desierto con una atmósfera de dióxido de carbono 100 veces más delgada que la de la Tierra. Pero la evidencia sugiere que en la historia temprana de nuestro Sistema Solar, Marte tenía un océano de agua. El Telescopio Espacial James Webb de la NASA estudiará Marte para aprender más sobre la transición del planeta de húmedo a seco, y lo que eso significa sobre su habitabilidad pasada y presente.
Marte será el objetivo como parte de un proyecto lamado Tiempo de Observación Garantizado (Guaranteed Time Observation, GTO) dirigido por Heidi Hammel, Astrónoma Planetaria y Vicepresidenta Ejecutiva de la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) en Washington, DC. El programa GTO brinda tiempo dedicado a los científicos que han trabajado con la NASA para crear las capacidades científicas del telescopio Webb a lo largo de su desarrollo. Hammel fue seleccionada por la NASA como Científica Interdisciplinaria del JWST en 2003. Marte será visible para el telescopio Webb de Mayo a Septiembre de 2020 durante su primer año de operaciones, conocido como Ciclo 1.
“El Webb devolverá medidas de química extremadamente interesantes en la atmósfera marciana”, señaló Hammel. “Y lo más importante, estos datos de Marte estarán inmediatamente disponibles para la comunidad científica planetaria para permitirles planificar observaciones de Marte aún más detalladas con el Webb en ciclos futuros”.
“Todos estamos esperando las observaciones del Webb sobre Marte. Sé que serán fantásticas, con el potencial de descubrimientos científicos inmediatos”, dijo Jim Green, director de la División de Ciencias Planetarias de la NASA, en la sede de la NASA en Washington, DC
Ventajas y desafíos del Telescopio James Webb
Marte ha recibido más misiones que cualquier otro planeta en nuestro Sistema Solar. Actualmente está orbitado por seis naves espaciales activas, mientras que dos rovers pululan por su superficie. El Webb ofrece varias capacidades que complementan estas misiones de cerca.
Un activo clave es la capacidad del Webb para tomar una instantánea de todo el disco de Marte a la vez. Los orbitadores, por el contrario, se toman un tiempo para hacer un mapa completo y, por lo tanto, pueden verse afectados por la variabilidad cotidiana, mientras que los rovers sólo pueden medir una ubicación. Webb también se beneficiará de una excelente resolución espectral (la capacidad de medir pequeñas diferencias en las longitudes de onda de la luz) y de estar en el espacio eliminando la interferencia de la atmósfera que afecta las mediciones desde la Tierra.
Dicho esto, observar a Marte con el Webb no será fácil. ” El Webb está diseñado para poder detectar objetivos extremadamente débiles y distantes, pero Marte es brillante y cercano”, explicó Gerónimo Villanueva del Centro Goddard de Vuelo Espacial de la NASA, líder para el estudio de Marte en el proyecto GTO. Como resultado, las observaciones se diseñarán cuidadosamente para evitar que los delicados instrumentos del Webb se llenen de luz.
“Muy importante, las observaciones de Marte probarán las capacidades del Webb para rastrear objetos en movimiento por el cielo, lo cual es de importancia clave cuando se investiga nuestro Sistema Solar”, dijo Stefanie Milam en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, quien coordina el programa de Sistema Solar con el telescopio Webb.
Agua y metano
El Marte primitivo, probablemente tenía una atmósfera más densa con más vapor de agua y dióxido de carbono, proporcionados por una actividad volcánica vigorosa. Este Marte era más cálido y húmedo, y la mayor presión atmosférica presente, permitió que fluyese el agua en la superficie. Sin embargo, hace cerca de 4 mil millones años, el medio ambiente de Marte se convirtió en frío y seco, como lo es ahora. A medida que el interior de Marte se enfrió, los gases y el vapor de agua provenientes del vulcanismo se redujeron gradualmente y el campo magnético desapareció. Carente entonces de protección, la atmósfera fue erosionada por el viento solar, y la superficie de Marte estaba bañada en radiación. El Sol primitivo tenía una radiación ultravioleta y un viento solar, mucho más intensos que los de hoy. Crédito: MAVEN / LPI – USRA.
Gran parte del agua que una vez tuvo Marte se perdió con el tiempo debido a la acción continua de la luz ultravioleta del Sol rompiendo las moléculas de agua. Los investigadores pueden estimar cuánta agua desapareció midiendo la abundancia de dos formas de agua ligeramente diferentes en la atmósfera de Marte: agua normal (H2O) y agua pesada (HDO), en la que un átomo de Hidrógeno es reemplazado por Deuterio que se produce naturalmente. El escape preferencial de hidrógeno, más ligero, a lo largo del tiempo llevaría a una relación sesgada de H2O a HDO en Marte, lo que indica la cantidad de agua que se ha escapado al espacio. El Webb podrá medir esta proporción en diferentes momentos, estaciones y ubicaciones.
El escape de agua de Marte.El escape de Hidrógeno ayudó a Marte a pasar de ser un planeta húmedo hace 4.500 millones de años a un mundo seco en la actualidad.
“Con el Webb, podemos obtener una medición real y precisa de la proporción de H2O a HDO en Marte, lo que nos permitirá determinar cuánta agua realmente se perdió. También podemos determinar cómo se intercambia el agua entre el hielo polar, la atmósfera y el suelo “, dijo Villanueva.
Aunque la mayor parte del agua en Marte está encerrada en hielo, existe la posibilidad de que pueda haber algo de agua líquida en los acuíferos subterráneos. Estos reservorios potenciales, incluso podrían albergar vida. Esta intrigante idea recibió un impulso en 2003, cuando los astrónomos detectaron Metano en la atmósfera marciana. El Metano podría ser generado por bacterias, aunque también podría provenir de procesos geológicos. Los datos del Webb podrían proporcionar nuevas pistas sobre el origen de estas plumas de Metano.
El Telescopio Espacial James Webb es el principal observatorio espacial infrarrojo del mundo de la próxima década. El Webb resolverá los misterios de nuestro Sistema Solar, mirará más allá en los mundos distantes alrededor de otras estrellas y explorará las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro Universo y nuestro lugar en él. El Webb es un programa internacional dirigido por la NASA con sus socios, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense (CSA).
Toda la información sobre el Telescopio espacial James Webb, su diseño, las capacidades de sus instrumentos, sus objetivos de ciencia, el archivo de los artículos y videos para la prensa, etc. se encuentran en:
¿Por qué el telescopio James Webb observará a Marte entre Mayo y Septiembre de 2020?
Porque son fechas próximas a la oposición de Marte en Octubre de 2020 y en que el Sol queda fuera del campo de visión del telescopio, cuando se enfoca hacia Marte.
El JWST además de ver en el rango visible también lo hará en el infrarrojo; esta última capacidad exige mantener al telescopio lo más frío posible, para que la emisión infrarroja del mismo telescopio sea mínima, y no provoque “ruidos” importantes Por tal motivo se lo ubicará orbitando el punto de Lagrange L2, un punto privilegiado tanto desde el punto de vista gravitacional (lo mantiene alineado con la la Tierra y el Sol) como también en oposición al Sol respecto de la Tierra y lo suficientemente lejos de ellos y de la Luna para disminuir el efecto de la radiación infrarroja emitida por estos cuerpos. Como protección de la radiación infrarroja del Sol, la Tierra y la Luna el telescopio fue dotado de un escudo térmico inflable, verdadera joya de la Ingeniería Espacial, que siempre mira hacia los 3 cuerpos anteriores, dejando al telescopio del lado contrario.
Observabilidad de Marte con el JWST. El observatorio puede realizar observaciones en un Campo De Observaciones (Field Of Regards, FOR) de 85º y 135º, restringiendo la observación de Marte a meses antes / después de la oposición Marte – Tierra, que ocurre aproximadamente cada 2 años (más precisamente, 26 meses). Crédito: G. Villanueva
Se han escrito una cantidad de artículos de estudios sobre las evidencias de la existencia de agua en la actualidad y en el pasado en Marte, pero pocos que muestren las idas y venidas desde el comienzo de la investigación al momento actual. Entre estos últimos hay uno destinado al público general, y otro de caracter más profundo, ambos escritos el año pasado (2017) y con abundantes referencias a otros artículos:
¿Cuál era la situación acerca de la detección de Metano en Marte en el año 2011?
El siguiente trabajo analiza la credibilidad de las detecciones de Metano hechas hasta ese momento y la inconsistencia de la variabilidad del Metano en Marte. Se sugiere leer el “Abstract” (resúmen) del estudio:
Los instrumentos de detección de Metano a bordo de los orbitadores de Marte en ese momento habían detectado trazas de Metano, en la atmósfera marciana. Pero entonces, el rover Curiosity descendió en Marte el 6 de Agosto de 2012, llevando consigo instrumentos específicos para analizar la atmósfera. ¿Qué se eperaba detectar? El siguiente artículo lo explica:
Luego de un período largo de observación, incluyendo todas las estaciones marcianas, se hallaron estos resultados, comentados de primera mano por los investigadores del Mars Science Laboratory en el siguiente artículo, :
Sobre los módulos/orbitadoes Viking y los controversiales resultados del “Labeled Release Experiment”, revisados 40 años después por su creador:
Redirigimos al lector al apartado “Material relacionado” del artículo de nuestro acervo: ” Nueva técnica para encontrar vida en Marte“, donde encontrará un tratamiento dedicado del tema.
Sobre el módulo de aterrizaje Phoenix y los rovers Spirit, Opportunity y Curiosity, enviados a Marte:
