Cómo el viento solar despojó a Marte de su atmósfera

Un planeta que una vez se pareció a la Tierra

Marte hoy es un mundo árido, bombardeado por la radiación, con una atmósfera que apenas alcanza el 1% del grosor de la de la Tierra. Las temperaturas superficiales se desploman hasta los –80°C por la noche, y el agua líquida no puede sobrevivir en la superficie. Sin embargo, antiguos lechos de ríos, cuencas lacustres y depósitos minerales cuentan una historia muy diferente. Hace aproximadamente cuatro mil millones de años, Marte era más cálido y húmedo: un planeta que pudo haber albergado las condiciones necesarias para la vida. ¿Qué pasó? La respuesta corta sopla desde el Sol, a más de un millón de millas por hora.

¿Qué es el viento solar?

El viento solar es una corriente continua de partículas cargadas, principalmente protones y electrones, que el Sol expulsa desde su atmósfera exterior, la corona, hacia el sistema solar. Estas partículas viajan a velocidades que oscilan entre 400 y 900 km/s, llevando consigo fragmentos del campo magnético del Sol. Cuando el viento solar alcanza un planeta, lo que sucede a continuación depende casi por completo de una cosa: si ese planeta tiene un campo magnético global propio.

La Tierra está protegida por una poderosa magnetosfera generada por su núcleo de hierro fundido y giratorio. Este escudo invisible desvía la mayor parte del viento solar alrededor del planeta, canalizando las partículas cargadas de forma segura hacia los polos, donde crean las auroras boreales y australes. Sin este escudo, nuestra atmósfera se erosionaría lentamente hacia el espacio. Marte, catastróficamente, perdió esa protección hace mucho tiempo.

Cómo Marte perdió su escudo magnético

Los científicos creen que Marte una vez tuvo un campo magnético activo generado por una dinamo en su núcleo metálico, muy parecido al de la Tierra. Pero Marte tiene aproximadamente la mitad del diámetro de la Tierra y una décima parte de su masa, lo que significa que su interior se enfrió mucho más rápido. Entre hace 3700 y 4200 millones de años, esa dinamo interna se apagó. El campo magnético global colapsó y Marte quedó desnudo ante el viento solar.

Investigaciones publicadas en la Harvard Gazette y respaldadas por datos de meteoritos marcianos han ayudado a acotar esta línea de tiempo. Algunas regiones de la corteza marciana todavía conservan firmas magnéticas fosilizadas: restos del antiguo campo congelados en la roca antes de que la dinamo muriera. Estas anomalías corticales se encuentran entre las pruebas más sólidas de que Marte una vez tuvo una magnetosfera protectora comparable a la de la Tierra.

Cómo el viento solar erosiona una atmósfera

Sin un escudo magnético, el viento solar interactúa directamente con la atmósfera superior de Marte. Dos procesos principales impulsan la pérdida atmosférica:

• Captura de iones: El campo magnético incrustado en el viento solar genera un campo eléctrico a medida que pasa por Marte. Este campo acelera los átomos y moléculas cargados eléctricamente en la atmósfera superior, llamados iones, y los lanza al espacio a una velocidad enorme.
• Pulverización catódica: Las partículas de alta energía del viento solar golpean la atmósfera marciana y desprenden físicamente las moléculas de gas, de forma muy parecida a como las bolas de billar se dispersan por una mesa.

Estos procesos pueden parecer lentos, pero con el tiempo geológico son devastadores. La NASA estima que el viento solar actualmente despoja a Marte de unos 100 gramos de atmósfera por segundo, y durante las tormentas solares, esa tasa aumenta drásticamente. Multiplique esto por miles de millones de años, y la pérdida acumulada es asombrosa.

Lo que reveló la misión MAVEN de la NASA

La imagen más clara de este proceso proviene de MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN), una nave espacial de la NASA que ha estado orbitando Marte desde 2014. MAVEN fue diseñada específicamente para estudiar la atmósfera superior y medir la rapidez con la que se está perdiendo en el espacio.

Sus hallazgos, informados por la NASA y detallados por la Planetary Society, fueron sorprendentes. MAVEN confirmó que el despojo por el viento solar es el mecanismo dominante detrás de la pérdida atmosférica de Marte. La nave espacial midió que aproximadamente el 65% de todo el argón que una vez existió en la atmósfera marciana ya se ha perdido en el espacio. El argón es químicamente inerte, por lo que su pérdida es un marcador puro de escape físico, no afectado por reacciones químicas.

MAVEN también cartografió dónde se escapa el gas. Alrededor del 75% fluye a través de la magnetocola del planeta, la región directamente detrás de Marte, lejos del Sol, mientras que aproximadamente el 25% escapa a través de penachos polares. Un halo difuso de gas que escapa rodea todo el planeta.

Una observación dramática de MAVEN se produjo cuando el viento solar desapareció temporalmente durante una pausa inusual en la actividad solar. La delgada atmósfera de Marte visiblemente se expandió hacia afuera sin la presión del viento. Cuando el viento solar regresó, la pérdida atmosférica se reanudó. El experimento proporcionó una demostración vívida y en tiempo real del mecanismo.

Lo que esto significa para Marte, y para la vida

A medida que la atmósfera se adelgazó durante miles de millones de años, el efecto invernadero de Marte se debilitó, las temperaturas bajaron y el agua líquida ya no pudo persistir en la superficie. Los océanos y ríos del planeta se congelaron o evaporaron lentamente en el espacio. Hace unos 3500 millones de años, Marte se había transformado de un mundo potencialmente habitable en el frío desierto que los científicos observan hoy.

Esta historia tiene profundas implicaciones para la búsqueda de vida. Si alguna vez surgió vida en Marte, lo más probable es que lo hiciera en los primeros mil millones de años del planeta, antes de que la atmósfera colapsara. Una investigación publicada en The Conversation señala que cualquier vida superviviente hoy en día necesitaría estar protegida bajo tierra, protegida tanto del frío como de la intensa radiación ultravioleta que ahora baña la superficie sin obstáculos.

Por qué esto importa más allá de Marte

La historia de Marte es también una advertencia sobre lo que hace que un planeta sea habitable. El campo magnético de la Tierra, mantenido por su núcleo aún activo, no es una característica permanente. Se ha debilitado e incluso ha invertido la polaridad muchas veces en la historia de la Tierra. Los científicos estudian estas inversiones cuidadosamente, porque una magnetosfera debilitada, incluso temporalmente, podría exponer la atmósfera de la Tierra a una mayor erosión del viento solar.

Comprender los mecanismos que despojaron a Marte ayuda a los científicos planetarios a identificar qué exoplanetas, mundos que orbitan otras estrellas, tienen más probabilidades de retener atmósferas lo suficientemente densas como para sustentar la vida. El tamaño de un planeta, el calor interno y la distancia a su estrella contribuyen a este cálculo. Marte, resulta, era simplemente demasiado pequeño para permanecer geológicamente activo el tiempo suficiente para mantener su escudo en alto.