Un científico español explica la 'nube imposible' de 1.800 kilómetros de Marte

Un equipo internacional liderado por el investigador Jorge Hernández-Bernal, de la Universidad del País Vasco, ha desentrañado este misterio gracias a un raro proceso físico nunca visto antes en la naturaleza

Aparece en Marte en primavera y en verano. Y lo hace cada mañana, día tras día, para disiparse después cuando cae la tarde. Mide 1.800 kilómetros de largo y es una nube cuyo origen lleva tiempo desafiando a los científicos de medio mundo. ... Ahora, un equipo internacional de investigadores, liderados por el científico español Jorge Hernández-Bernal, de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) y la Universidad de la Sorbona en París, acaba de descifrar el misterio, desvelando la extraña física que se oculta detrás de este espectacular fenómeno marciano.

El trabajo, recién publicado en 'Nature Geoscience', no solo ayuda a explicar el nacimiento de la que sin duda es la nube más llamativa de Marte, sino que obliga también a reconsiderar algunos de los mecanismos que damos por supuestos cuando estudiamos las atmósferas de otros mundos.

Aquí, en la Tierra, tenemos mil y un tipos distintos de nubes. Basta con levantar la vista al cielo para observar los algodonosos cúmulos, los extensos estratos que cubren nuestro horizonte de tonos grises, los helados y finísimos cirros en las grandes alturas, los imponentes cumulonimbos que portan tempestades, o las llamativas nubes lenticulares que se moldean sobre las cumbres de nuestras montañas.

Otros mundos del Sistema Solar también gozan de este fenómeno atmosférico, aunque con ingredientes distintos a los nuestros. En Venus, por ejemplo, densas y asfixiantes nubes de ácido sulfúrico envuelven por completo el planeta en un eterno efecto invernadero. Y en gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno, formidables masas de amoníaco y vapor de agua dominan unas tormentas que podrían tragarse planetas enteros. Incluso en Titán, la brumosa luna de Saturno, nubes hechas de hidrocarburos dejan caer lluvias de metano líquido sobre su helada superficie, formando enormes lagos. Pero nada siquiera parecido a la nube de 1.800 kilómetros de Marte.

Cada mañana de primavera y verano, en el hemisferio sur marciano y en plena temporada de polvo, el cielo del Planeta Rojo genera algo espectacular: la Nube Alargada de Arsia Mons (conocida como AMEC, por sus siglas en inglés).

Esta alargada estela blanca, equivalente a la distancia que separa Madrid de Berlín, surge cada amanecer y se evapora al atardecer

Esta gigantesca estela blanca, compuesta por cristales de hielo de agua, surge a sotavento del inmenso Arsia Mons, un enorme volcán extinto que se eleva hasta los 20 kilómetros de altura, duplicando con creces la estatura de nuestro monte Everest. La nube se forma, crece y se desvanece a diario, estirándose hasta alcanzar una longitud que duplica la distancia entre la costa norte y sur de España, o el equivalente a viajar de Madrid a Berlín. Poco después, al atardecer, se evapora rápidamente. Y este ciclo exacto se repite de forma obstinada, mañana tras mañana, durante meses.

Una física «totalmente inesperada»

La AMEC no es una completa desconocida. Fue observada por primera vez en 2018 gracias a los 'ojos' de la sonda Mars Express de la Agencia Espacial Europea (ESA), que desde entonces la ha estado monitorizando sin descanso. Los astrónomos ya sabían que se trataba de una nube orográfica, un tipo de formación que también ocurre en la Tierra (como la célebre nube de Levante que se ancla sobre el Peñón de Gibraltar) cuando el viento empuja el aire húmedo 'cuesta arriba' por la ladera de una montaña.

Sin embargo, a la hora de introducir los datos en los simuladores, los ordenadores devolvían un error tras otro. Las reglas tradicionales de la meteorología no bastaban para recrear este coloso en un mundo casi desprovisto de agua atmosférica como es el Marte actual.

Comprender esta misteriosa formación marciana requirió aplicar una física que solo aparecía como hipótesis en los libros de texto

«Para crear la AMEC en nuestro modelo -asegura Jorge Hernández-Bernal, autor principal del nuevo estudio- descubrimos que necesitábamos incluir cierta física exótica... física que, aunque está en los libros de texto, se trata como algo puramente teórico y de la que normalmente se piensa que no ocurre en la naturaleza. Desde luego, no se había visto nunca antes en acción. Pero una vez que incluimos esta física en nuestras simulaciones, la AMEC surgió tal y como esperábamos».

Cristalización espontánea y sin 'semillas'

En la Tierra, y en casi todos los entornos conocidos, las nubes se forman gracias a un proceso llamado 'nucleación heterogénea'. Cuando el aire húmedo se enfría, el vapor de agua necesita condensarse, pero para ello requiere de diminutas 'semillas' físicas flotando en el aire a las que aferrarse, como granos de polen, sal marina, polvo o partículas de hollín. En Marte, barrido por gigantescas tormentas de arena, lo lógico era pensar que el abundante polvo marciano actuaba como germen para el hielo. Pero los datos decían lo contrario.

A diferencia de lo que ocurre en la Tierra, el vapor de agua se convierte directamente en hielo sin necesidad de adherirse a partículas de polvo o sal

«Para la AMEC -explica el científico español-, parece que la formación de nubes tiene lugar sin necesidad de nada de este material. El vapor de agua se convierte directamente en partículas de hielo sin ningún paso intermedio. Para que nos hagamos una idea, es como si aparecieran mágicamente gotas de condensación flotando en medio de una habitación de tu casa, en lugar de hacerlo sobre el cristal de la ventana. A esto lo llamamos 'nucleación homogénea', y nunca lo habíamos visto en una atmósfera planetaria. Es algo totalmente inesperado».

Humedad extrema en un desierto de hielo

Los físicos teóricos ya habían sugerido que este tipo de formación espontánea (la nucleación homogénea) podría llegar a darse en las capas más altas de la atmósfera terrestre o venusiana. Pero nadie lo había presenciado jamás porque el proceso requiere de un entorno casi imposible: unos niveles de humedad relativa unas 100.000 veces superiores a los que experimentamos en nuestra vida diaria. Y teniendo en cuenta que Marte es un gélido secarral, parecía descabellado buscar allí esos niveles de humedad.

Pero la montaña dicta sus propias reglas. Y resulta que cuando los rápidos vientos marcianos ascienden por las faldas del Arsia Mons, generan una violenta onda ascendente que dispara masas de aire a gran altitud en cuestión de minutos. Los cálculos de los científicos revelan que el choque es brutal: la temperatura de ese aire se desploma hasta 30 grados centígrados en apenas 10 minutos.

Este violento 'congelador' atmosférico no solo hiela el aire, sino que multiplica drásticamente los niveles de humedad en la onda. Y es en ese brevísimo intervalo de humedad extrema cuando el vapor (probablemente impulsado desde la gruesa capa de escarcha que cubre la cima del propio volcán) colapsa directamente en cristales de hielo mediante la nucleación homogénea.

Una ventana a otras atmósferas

Recrear con tanto detalle un modelo atmosférico en un mundo alienígena supone un enorme triunfo para la ciencia planetaria. Para lograrlo, Hernández-Bernal y sus colegas tuvieron que analizar años de datos recogidos por tres instrumentos a bordo de la sonda europea Mars Express: su Cámara de Monitoreo Visual, la Cámara Estéreo de Alta Resolución y el espectrómetro OMEGA. Al ser una de las pocas naves capaces de observar la superficie marciana a primera hora de la mañana (cuando nace la nube), su papel ha sido irremplazable.

Pero más allá del asombroso espectáculo meteorológico, este descubrimiento encierra un mensaje fundamental de cara al futuro.

Incluso cuando dos planetas comparten las mismas reglas físicas, sus atmósferas pueden empujar esas reglas hasta extremos que nunca habíamos observado.

De forma que cuando la humanidad empiece a estudiar de cerca las atmósferas de exoplanetas lejanos en busca de señales de vida, no podrá dar nada por sentado. Comprender esta exótica nube marciana requirió una física exótica, y es muy posible que eso mismo suceda también en cualquier otro rincón del Universo.