La misteriosa nube de hielo en Marte que desafía los modelos científicos: qué descubrieron los investigadores

Científicos encontraron una posible explicación para una nube de hielo de hasta 1.800 kilómetros que aparece cada mañana en Marte. El hallazgo podría cambiar el estudio de las atmósferas planetarias.

El fenómeno se conoce como nube alargada de Arsia Mons, identificada por sus siglas en inglés AMEC (Arsia Mons Elongated Cloud).

Una gigantesca nube de hielo de hasta 1.800 kilómetros de longitud que aparece y desaparece diariamente en Marte desconcierta desde hace años a los científicos. El fenómeno ocurre junto al volcán Arsia Mons, uno de los más grandes del planeta rojo, y presenta características que los modelos meteorológicos convencionales no lograban explicar. Ahora, una investigación identificó un mecanismo físico que podría resolver el misterio y modificar la comprensión sobre cómo se forman las nubes en las atmósferas planetarias.

El descubrimiento surge de un estudio publicado en la revista científica Nature Geoscience, basado en observaciones de la sonda Mars Express de la Agencia Espacial Europea (ESA). Los investigadores consiguieron reproducir el comportamiento de la nube mediante simulaciones que incorporan un proceso conocido como nucleación homogénea, por el cual los cristales de hielo pueden formarse directamente a partir del vapor de agua, sin necesidad de partículas de polvo.

La investigación, encabezada por Jorge Hernández-Bernal, del Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD), vinculado al CNRS y la Universidad de la Sorbona, aporta una explicación para un fenómeno que podría tener implicancias más allá de Marte, incluso para el estudio de las nubes terrestres y de otros planetas.

Una nube de 1.800 kilómetros que aparece cada mañana en Marte

El fenómeno se conoce como nube alargada de Arsia Mons, identificada por sus siglas en inglés AMEC (Arsia Mons Elongated Cloud).

Su comportamiento es particularmente llamativo. Durante varios meses de la primavera y el verano del hemisferio sur marciano, la nube aparece cada mañana cerca del volcán Arsia Mons.

A medida que avanza el día, se extiende sobre la superficie del planeta hasta alcanzar longitudes de 1.800 kilómetros. Sin embargo, desaparece antes de que termine la jornada.

Al amanecer siguiente, el proceso vuelve a comenzar.

La sonda Mars Express identificó el fenómeno en 2018 y desde entonces permitió realizar observaciones de su evolución.

Los científicos determinaron que se trata de una nube orográfica, un tipo de formación que también existe en la Tierra y aparece cuando los vientos interactúan con montañas y grandes elevaciones del terreno.

Sin embargo, había un problema: los modelos meteorológicos tradicionales no podían reproducir correctamente su estructura, longitud y evolución.

Esto indicaba que las condiciones atmosféricas de Marte podían estar favoreciendo procesos que no habían sido incorporados adecuadamente a las simulaciones.

El fenómeno físico que podría explicar el misterio

La clave de la investigación está en la manera en que se forman los cristales de hielo.

En la atmósfera terrestre, las nubes suelen originarse cuando el vapor de agua se enfría y se condensa sobre pequeñas partículas suspendidas en el aire.

Esas partículas, conocidas como núcleos de condensación, permiten que se formen gotas o cristales. En Marte, el polvo atmosférico cumple habitualmente esa función.

Pero la nube de Arsia Mons podría formarse mediante un mecanismo diferente.

Los investigadores incorporaron a sus simulaciones la nucleación homogénea, un proceso en el que el vapor de agua puede transformarse directamente en cristales de hielo sin depender de partículas preexistentes.

"Es como si las gotitas de condensación aparecieran en medio de una habitación, en lugar de en una ventana", explicó Hernández-Bernal.

El mecanismo ya había sido considerado teóricamente para explicar determinadas formaciones atmosféricas en la Tierra y Venus, pero no se había observado directamente en una atmósfera planetaria.

Según el investigador, su posible participación en la formación de la nube marciana resultó "totalmente inesperada".

"Una vez que incorporamos estos fenómenos físicos a nuestras simulaciones, el AMEC surgió tal y como esperábamos", señaló.

El papel de Arsia Mons, un volcán de 20 kilómetros de altura

Para comprender cómo se produce este fenómeno, los investigadores analizaron las condiciones particulares que genera Arsia Mons.

El volcán tiene aproximadamente 20 kilómetros de altura y constituye una de las grandes elevaciones del planeta rojo.

Su enorme tamaño altera la circulación de los vientos y favorece la formación de ondas atmosféricas.

Cuando el aire húmedo interactúa con estas condiciones, puede ascender varios kilómetros en apenas unos minutos.

Durante ese desplazamiento, la temperatura experimenta una caída extraordinariamente rápida: hasta 30 grados en solo diez minutos.

Según los investigadores, el enfriamiento permite alcanzar condiciones extremas de sobresaturación, necesarias para que el vapor de agua forme directamente cristales de hielo mediante nucleación homogénea.

La ESA señala que este mecanismo requiere niveles de humedad relativa extraordinarios, más de 100.000 veces superiores a los que experimentamos habitualmente en la Tierra.

La combinación entre la delgada atmósfera marciana, la altitud del volcán y las características de la circulación atmosférica podría explicar por qué este fenómeno ocurre en una región tan específica del planeta.

Las imágenes de Mars Express que ayudaron a resolver el enigma

La investigación se apoyó en información obtenida por tres instrumentos de la sonda Mars Express: la Cámara de Monitorización Visual, la Cámara Estereoscópica de Alta Resolución y el espectrómetro OMEGA.

El análisis de estos datos permitió estudiar la formación y evolución de la nube y comparar su comportamiento con los resultados de las simulaciones.

Una de las ventajas de Mars Express es su capacidad para observar determinadas regiones durante las primeras horas del día marciano.

Esta característica resulta fundamental para investigar la nube de Arsia Mons, ya que su aparición está vinculada con el amanecer.

En junio de 2024, la nave obtuvo imágenes de una formación que se extendía unos 980 kilómetros. Otras observaciones permitieron establecer que puede alcanzar longitudes de hasta 1.800 kilómetros.

Pese a los avances, los investigadores reconocen que sus simulaciones todavía presentan diferencias respecto de las observaciones reales.

Por eso, la nucleación homogénea constituye una explicación respaldada por los resultados del modelo, pero todavía requiere nuevas investigaciones para comprender completamente el fenómeno.

Un descubrimiento que podría cambiar el estudio de las nubes en otros planetas

La importancia de la investigación no se limita a resolver el misterio de una nube marciana.

El trabajo plantea que ciertos procesos físicos considerados poco probables en las atmósferas planetarias podrían desempeñar un papel más importante del que se suponía.

La nucleación homogénea, aunque conocida desde el punto de vista teórico, podría ayudar a explicar fenómenos atmosféricos que hasta ahora resultaban difíciles de reproducir mediante modelos convencionales.

Esto abre nuevas posibilidades para el estudio del comportamiento del vapor de agua, la formación de cristales de hielo y las condiciones meteorológicas extremas tanto en Marte como en otros cuerpos del sistema solar.

Colin Wilson, científico del proyecto Mars Express de la ESA, destacó que comprender la nube de Arsia Mons exigió incorporar una física poco habitual a las simulaciones.

Según el especialista, lo aprendido podría resultar relevante para interpretar fenómenos similares en otros lugares del cosmos.

La investigación también deja nuevos interrogantes sobre las condiciones exactas en las que se produce la nucleación homogénea y su posible presencia en otras atmósferas.

Los próximos estudios deberán mejorar las simulaciones y contrastarlas con nuevas observaciones para determinar hasta qué punto este mecanismo puede explicar la formación de la gigantesca nube marciana.