Detectaron por primera vez un resplandor verde que ilumina el cielo de Marte

Un equipo científico dirigido por investigadores del Laboratorio de Física Planetaria y Atmosférica (LPAP) de la Universidad de Lieja en Bélgica acaba de observar, por primera vez luces, en el cielo nocturno de Marte. Para lograrlo, se utilizó el instrumento UVIS-NOMAD a bordo del Satélite Trace Gas Orbiter (TGO) de la Agencia Espacial Europea (ESA). Los resultados de la investigación fueron publicados en la revista Nature Astronomy.

Este instrumento forma parte del conjunto de espectrómetros NOMAD desarrollado en el Instituto Real de Aeronomía Espacial de Uccle y probado y calibrado en el Centro Espacial de Lieja. En 2008, fue insertado en una órbita circular marciana a una altitud de 400 km.

En Marte, el oxígeno atómico controla el enfriamiento del dióxido de carbono de la atmósfera superior y la presencia de una capa de ozono cerca de los polos. Una emisión bastante débil en el lado nocturno de la Tierra, pero prominente en el resplandor nocturno de Venus se origina en este fenómeno, pero nunca se había observado previamente en Marte.

Inicialmente diseñado para mapear la capa de ozono que rodea el planeta en el ultravioleta, UVIS-NOMAD cubre un rango espectral que se extiende desde el ultravioleta cercano al rojo. Para ello, suele orientarse hacia el centro del planeta y observa la luz solar reflejada por la superficie y la atmósfera del planeta.

A partir de una propuesta de nuestro laboratorio, se dirigió hacia el borde del planeta para observar su atmósfera desde el borde. En 2020 ya pudimos detectar la presencia de una emisión verde entre 40 y 150 km de altitud, presente durante el día marciano. Esto se debía a la disociación de la molécula de CO2, principal constituyente de la atmósfera, por la radiación solar ultravioleta.

El satélite TGO, al observar la atmósfera nocturna, acaba de detectar una nueva emisión entre 40 y 70 km de altitud. “Esta emisión se debe a la recombinación de átomos de oxígeno creados en la atmósfera estival y transportados por los vientos hacia las altas latitudes invernales -indica Lauriane Soret, investigadora del LPAP-. Allí, los átomos se recombinan al entrar en contacto con el CO2 para reformar una molécula de O2 en un estado excitado que se relaja y emite luz en el rango visible”.

Esta emisión de luz se concentra en las regiones polares del norte y del sur, donde los átomos de oxígeno convergen en la rama descendente de la gigantesca trayectoria del hemisferio opuesto. La intensidad de la emisión es alta, en el rango visible. Este proceso parece revertirse cada medio año marciano, y luego la luminosidad cambia de hemisferio.

El mismo equipo analizó una emisión similar en Venus utilizando imágenes del satélite Venus Express. En ese planeta, los átomos viajan desde el lado iluminado por el sol hacia el lado oscuro, donde emiten el mismo brillo que en Marte. Los investigadores del LPAP desempeñaron un papel clave en estas observaciones. Tras destacar la presencia de una capa de luz verde que rodea el planeta en el lado diurno, identificaron la emisión nocturna.

“El estudio continuará durante la misión TGO y nos proporcionará información valiosa sobre la dinámica de la atmósfera superior marciana y sus variaciones a lo largo de su año -continúa Lauriane Soret-. Hemos notado que el UVIS también observa otra emisión ultravioleta debida a la molécula de óxido nítrico (NO) en las mismas regiones. La comparación de las dos emisiones nos permitirá refinar el diagnóstico e identificar los procesos involucrados”.

La molécula de NO también emite luz cuando los átomos de oxígeno y nitrógeno se recombinan. Al igual que la radiación de la molécula de O2, los átomos se forman con la luz solar, son transportados por el viento al otro hemisferio y se vuelven a armonizar durante el movimiento descendente en las regiones polares.

Estas nuevas observaciones son inesperadas e interesantes para futuros viajes al Planeta Rojo. La intensidad del resplandor nocturno en las regiones polares es tal que instrumentos simples y relativamente económicos en la órbita marciana podrían mapear y monitorear los flujos atmosféricos. Una futura misión de la ESA podría llevar una cámara para obtener imágenes globales. Además, la emisión es lo suficientemente intensa como para ser observable durante la noche polar por futuros astronautas en órbita o desde el suelo marciano.

Benoit Hubert, investigador del LPAP, concluye que “la teledetección de estas emisiones es una excelente herramienta para estudiar la composición y la dinámica de la atmósfera superior de Marte entre 40 y 80 km. Esta región es inaccesible a los métodos directos de medición de la composición mediante satélites”.

* Jean-Claude Gérard es planetólogo de la ULiège y uno de los autores de este estudio