"El Cosmos está constituido por todo lo que es, lo que ha sido o lo que será" Carl Sagan

23 febrero 2009

El Sistema Solar - Marte (I)

Nuestro viaje por el Sistema Solar continúa. Tras hablar acerca de la formación del sistema, Mercurio, Venus, la Tierra y la Luna, y explicar brevemente el Período de Intenso Bombardeo Tardío, nos alejamos del Sol para alcanzar el siguiente planeta del sistema: Marte, el Planeta Rojo.


Puesta de Sol en Marte. Imagen tomada por Spirit en 2005. Observa el color del cielo y el pequeño tamaño del Sol. Versión a 2 352×713 px. Crédito: NASA.

Como siempre, esta serie trata de mostrar los objetos bien conocidos del Sistema Solar (como es el caso del cuerpo de hoy) y los menos conocidos, con la mayor cantidad de documentación gráfica posible y explicando cosas que, a veces, no se estudian en los libros de texto. Más aún cuando, como en este caso, gran parte de los descubrimientos más interesantes se han producido después de que lo estudiásemos en el colegio (al menos en mi caso). Afortunadamente para nosotros, la cantidad de imágenes que tenemos de Marte –antiguas, modernas, de cerca, de lejos…– es enorme; eso sí, tengo que avisaros de que las fotos más impresionantes (las más recientes) llegarán en la siguiente parte del artículo.

Porque, también como siempre, dado lo extenso del texto el artículo de Marte estará dividido en varias partes. Hoy nos iremos aproximando a él, desde las observaciones realizadas a simple vista desde el albor de los tiempos hasta la primera vez que un objeto construido por el hombre se posó sobre su superficie y a los primeros mapas completos del planeta.

Marte es un viejo conocido de la humanidad: en los momentos de máxima luminosidad, sólo tres cuerpos celestes son más brillantes — Venus, la Luna y el Sol. Esto, combinado con su característico color rojizo, distinguible a simple vista, lo ha hecho especial desde que los seres humanos empezaron a mirar el firmamento. Desde luego, como no podría ser de otra forma, el color rojo no se asociaba entonces al vulgar Fe2O3 (el óxido de hierro (III)), sino a la sangre y el fuego. Los egipcios lo conocían como El Rojo, los babilonios lo llamaban Nirgal, su dios de la guerra y de la muerte. Tanto los griegos como los romanos lo asociaban con sus deidades de la guerra, Ares para los primeros y Marte para los segundos. Los hindúes lo llamaban Mangala, también por un dios de la guerra.

Tenía ganas de aprovechar para mostrar cómo localizarlo ahora mismo en el cielo –no es difícil–, pero desgraciadamente ahora se encuentra “al otro lado” del Sol, con lo que no se ve bien debido al brillo de la estrella. Si alguno se acuerda, recordádmelo en unos meses y hablamos del asunto de nuevo. A ver si hay suerte y esto no pasa con otros planetas de la serie (ahora mismo pasa también con Júpiter).

Uno de los primeros en poner por escrito observaciones puramente científicas de Marte, sin mezclarlas con mitología, fue Aristóteles. El genial griego ya observó que se encontraba más lejos de la Tierra que la Luna, pues pasaba por detrás de ella. El alemán Michael Maestlin, mentor de Kepler y uno de los primeros en Europa en enseñar las teorías heliocéntricas de Copérnico, observó en 1590 cómo Marte era ocultado por Venus. Pocos años después, en 1609, Galileo apuntaría su telescopio (del que hemos hablado en anteriores entradas de la serie) hacia Marte, el primero en hacerlo, por supuesto. La distancia entre el Planeta Rojo y el nuestro varía mucho a lo largo del tiempo, pero en algunos momentos se encuentra lo suficientemente cerca como para mostrar sus encantos con relativa facilidad al astrónomo.

La distancia media de Marte al Sol es de unos 230 millones de kilómetros, frente a los 150 Mkm entre la Tierra y el Sol. Como consecuencia de ello, Marte tarda un año y 320 días terrestres (es decir, casi dos años) en dar una vuelta al Sol. Tiene la segunda órbita más elíptica de los planetas del Sistema Solar después de Mercurio, aunque esto no es decir mucho, porque ninguno tiene una órbita muy elíptica. Y tiene dos ventajas enormes para su observación desde la Tierra comparado con el otro planeta más cercano, Venus: está más lejos del Sol que nosotros, y tiene una atmósfera muy tenue.

Como mencionamos al hablar de Venus, como ese planeta está más cerca del Sol que nosotros, es relativamente frecuente que la luz del Sol lo haga difícil de observar. Sin embargo, aunque a veces para mirar a Marte haya que mirar cerca del Sol, muy frecuentemente pasa justo lo contrario — cuando nuestro planeta y el Rojo están “del mismo lado del Sol”, para observar Marte nos ponemos de espaldas a la estrella, con lo que aparece de noche sin el menor problema por la injerencia de la luz del Sol.

Mucho más importante es la naturaleza de su atmósfera: cuando los astrónomos empezaron a mirar a Venus con sus telescopios, vieron… bueno, vieron nubes. Pero, cuando observaron Marte con telescopios cada vez mejores, se quedaron patidifusos. En el siglo XIX los telescopios astronómicos eran ya lo suficientemente buenos como para realizar mapas primitivos de Mercurio o Marte: ya mencionamos al italiano Giovanni Schiaparelli y su mapa de Mercurio al hablar de aquel planeta. El mismo Schiaparelli utilizó su telescopio del observatorio de Milán, del que era director, para realizar un mapa de Marte, y le sorprendieron sobremanera lo que parecían ríos o canales. De hecho, Schiaparelli pensaba que Marte tenía continentes, océanos y ríos.


Mapa de Marte de Giovanni Schiaparelli (1888). Imagen de dominio público.

Los mapas de Schiaparelli impresionaron tanto al estadounidense Percival Lowell que éste decidió mirar el Planeta Rojo más de cerca. Para lograrlo hizo uso de su considerable fortuna, con la que construyó el primer observatorio astronómico moderno: en vez de dentro o cerca de una ciudad, Lowell lo erigió lejos de fuentes de luz artificial, a gran altitud, en Flagstaff (dentro de lo que era entonces el Territorio de Arizona). Allí situó telescopios que duplicaban el diámetro del de Schiaparelli, y observó la superficie marciana durante quince años con gran meticulosidad y mayor imaginación.

Las conclusiones de Lowell eran claras: la superficie de Marte mostraba características artificiales. Schiaparelli había llamado a los ríos y canales que observó canali, lo que había sido traducido al inglés como canals, una palabra que sólo se refiere en ese idioma a canales artificiales, algo que puede haber influido en Lowell. En cualquier caso, el americano veía muy claro que allí había señales de vida inteligente, y realizó sus propios mapas de los canales, y de lo que él denominaba oasis en las intersecciones entre canales.


Mapas de los canales marcianos de Percival Lowell (1914).

La teoría de Lowell era que Marte era un mundo habitado, pero que poco a poco se estaba volviendo inhabitable: cada vez tenía menos agua, y los “canales” y los “oasis” eran construcciones mastodónticas de los habitantes de Marte (sí, los marcianos) para llevar agua desde los polos hasta otras regiones. Lowell publicó tres libros durante esos años: Marte en 1895, Marte y sus canales en 1906 y Marte como morada de vida en 1908. Las ideas de Lowell, aunque absolutamente erróneas, eran llamativas, y a ellas se deben en gran parte las historias de marcianos del siglo XX: ni siquiera cuando se empezaron a utilizar telescopios más precisos y se vio que los supuestos canales artificiales de Lowell no eran más que el fruto de la poca capacidad de sus instrumentos de observación se logró erradicar de la conciencia colectiva la idea de una civilización marciana. Todavía seguimos acarreando la herencia de las ideas de Lowell.

Según los telescopios fueron avanzando a lo largo del siglo XX, se pudieron ver algunos aspectos básicos de la superficie marciana, y se confirmaron algunas ideas de Lowell, aunque la mayor parte se descartaron (los astrónomos profesionales contemporáneos de Lowell, que era un aficionado, nunca se lo tomaron muy en serio en cualquier caso). Marte tenía casquetes polares que cambiaban de tamaño con las estaciones marcianas, de modo que había algún tipo de hielo en el planeta, pero ¿era hielo de agua, de dióxido de carbono o de algún otro compuesto? No había canales artificiales, pero sí unas zonas más oscuras que otras, y estructuras que parecían cráteres y cañones. El planeta tenía algún tipo de atmósfera, pero no muy densa, pues su superficie era fácilmente visible. Se realizaron mapas algo más detallados que los de Lowell, pero aún primitivos. Pero hacía falta acercarse a Marte para descubrir más.

Ya hemos hablado de cómo el primer objetivo del ser humano, cuando nuestra tecnología fue suficientemente avanzada como para enviar sondas fuera de la atmósfera terrestre, fue la Luna. Como no espero que recuerdes fechas de entradas anteriores, te las recuerdo yo: el primer objeto de construcción humana en tocar la Luna lo hizo en 1959 (fue Luna 2, una sonda soviética). A continuación llegó Venus, siete años después: la sonda soviética Venera 3 impactaría sobre la superficie del planeta en 1966. El turno de Marte vendría después del de los otros dos, aunque su exploración fue casi paralela a la de Venus.


Mariner 4. Crédito: NASA.

Al igual que sucedió con la Luna y Venus, la exploración de Marte fue una auténtica carrera entre la Unión Soviética y los Estados Unidos. Al principio, la cosa fue un desastre: ambos países perdieron varias sondas que debían haber llegado al Planeta Rojo, algunas de ellas cerca de su destino, otras apenas saliendo de la Tierra. Llegó a hablarse de la “maldición de Marte”, medio en serio, medio en broma. La primera sonda en llegar a Marte fue la estadounidense Mariner 4, que alcanzó el planeta en Julio de 1965 y nos envió las primeras fotografías –como suele suceder en estos casos, de mala calidad–, pero que son relevantes por ser las primeras:


Primera imagen de la superficie marciana por Mariner 4. Crédito: NASA.

Mariner 4 llegó a estar a tan sólo unos 10 000 km sobre la superficie marciana, y tomó fotografías bastante mejores que la de arriba. Aquí tienes la mejor de todas, que sigue sin ser comparable a las de ahora, pero recuerda que estamos hablando de un momento en el que ni siquiera habíamos puesto un ser humano en la Luna:


Crédito: NASA.

La imagen que teníamos de Marte se parecía mucho más a la de la Luna que a los canales de Lowell; pero todavía quedaba mucho por ver. Tanto los Estados Unidos como la Unión Soviética siguieron enviando sondas a Marte casi con frenesí, aunque una gran parte de ellas no llegaron (a lo largo de los años, sólo una de cada tres misiones a Marte se ha completado con éxito). Con cada misión adicional se obtuvo nueva información sobre el planeta, de modo que a finales de los 60 sabíamos ya casi todo lo que puede conocerse sobre él sin tocarlo (excepto por la calidad de las imágenes desde satélite, que han ido mejorando con el tiempo).


Comparación de tamaño de los planetas rocosos. Marte está a la derecha de la Tierra. Versión a 1500×653 px. Crédito: NASA.

Marte es mucho más pequeño que la Tierra: su radio es poco más de la mitad que el de la Tierra, con lo que su volumen es tan sólo un 15% del de nuestro planeta. Puesto que, además, está compuesto de materiales menos densos, su masa es únicamente el 10% de la terrestre. Como consecuencia de todo esto, la aceleración de la gravedad sobre la superficie marciana es de 0.38 g (un 38% de la terrestre). Como puedes ver, en sus características físicas más básicas no se parece demasiado a la Tierra — Venus es, en este aspecto, mucho más parecido a un “gemelo de la Tierra” que Marte. Pero en casi todo lo demás, Marte se parece más a nuestro planeta que el lucero del alba.

El día marciano dura sólo ligeramente más que el terrestre: alrededor de 24 horas y 40 minutos. La inclinación del eje de rotación de Marte es de unos 25º, también levemente superior al de la Tierra. Por lo tanto, en Marte hay estaciones, como sucede aquí: sólo que, naturalmente, un año marciano es casi el doble que el nuestro, con lo que sus estaciones también son más largas, pero el día y la noche duran prácticamente lo mismo. Como has visto en la primera fotografía del artículo, otra diferencia en este aspecto es el tamaño del Sol: como Marte está bastante más lejos que nosotros, el tamaño angular del Sol es más pequeño que visto desde la Tierra.

Puesto que, como he dicho antes, la órbita de Marte es más elíptica que la de la Tierra, la diferencia entre las estaciones en ambos hemisferios es también más pronunciada: el invierno del hemisferio norte se produce cuando Marte se encuentra cerca del perihelio (el punto más cercano al Sol), moviéndose bastante rápido, con lo que se trata de inviernos cortos y menos fríos que en el Sur. Lo contrario sucede en el invierno del hemisferio sur (el verano del norte): el planeta está cerca del afelio (el punto de su órbita más alejado del Sol), moviéndose lentamente, con lo que los inviernos del hemisferio sur son largos y fríos. No quiero ser pesado, pero en los veranos pasa al contrario: más largos y frescos en el norte, más cortos y cálidos en el sur. Cosas de la excentricidad.

El siguiente paso natural era lograr posarse sobre el planeta, algo que siempre es delicado, pero que no era en este caso tan difícil como en el de Venus: las condiciones en Marte eran mucho menos hostiles.

Los soviéticos fueron los primeros en tocar el Planeta Rojo en 1971, con dos sondas, la Marte 2 y la Marte 3, que llevaban módulos de descenso. La victoria, sin embargo, debió de ser agridulce: el módulo de Marte 2 dejó de funcionar en el impacto con el suelo, y el de Marte 3 funcionó durante sólo 20 segundos, lo justo para empezar a enviar la primera fotografía de la historia tomada sobre la superficie marciana, ¡pero no para terminar de enviarla!. La incluyo aquí simplemente por su valor nostálgico, allá cada uno con lo que vea en ella:

Una vez más serían los estadounidenses quienes se llevasen el gato al agua. En 1975 lanzaron dos sondas, las Viking 1 y Viking 2, ambas con módulos de descenso. Las dos sondas se pusieron en órbita alrededor del Planeta Rojo con éxito, y los dos módulos lograron posarse sobre la superficie marciana sin problemas. Estas dos misiones nos proporcionaron casi toda la información detallada que tuvimos de Marte hasta las misiones más avanzadas de los años 90. El mismo día del amartizaje, ambas empezaron a enviar datos y fotos. La primera de la Viking 2 todavía me emociona, porque es la primera imagen de Marte que vería una persona sobre su superficie:


Viking 2 examina su entorno el día del descenso. Crédito: NASA.

Nuestra imagen de Marte había vuelto a cambiar: no era ya el laberinto de canales de Lowell, pero tampoco era la “Luna” que había mostrado la Mariner. Se parecía más a un desierto de la Tierra con un cielo de color peculiar. El color, como veremos en un momento, se debe en su mayor parte al polvo de óxido de hierro en suspensión. En cualquier caso, las sondas midieron datos de temperatura, presión y composición atmosférica, con lo que aprendimos mucho más sobre Marte de lo que sabíamos antes.

La atmósfera de Marte es muy, muy tenue comparada con la terrestre. A veces no nos hacemos idea de cuán tenue; no es la mitad, ni la cuarta parte, ni el 10%, ni siquiera el 1%: la presión media es de tan sólo 600 pascales (la de la Tierra es de algo más de 100 000 pascales), es decir, alrededor del 0.6% de la presión atmosférica terrestre. El 95% de ella es CO2, el 3% es N2, el 1.6% argón, y el 0.4% restante está compuesto de trazas de diversos gases, oxígeno y vapor de agua entre ellos. En resumen, la atmósfera marciana es una muy tenue capa de dióxido de carbono, y poco más.

¿Por qué, si la gravedad marciana es un 38% de la terrestre, su atmósfera es menos del 1% de la nuestra? La razón principal es la ausencia de un campo magnético: en el caso de la Tierra, por ejemplo, el campo magnético de nuestro planeta protege la atmósfera del viento solar. En Marte la dinamo interna dejó de producir un campo magnético hace cuatro mil millones de años, y desde entonces se ha producido una interacción directa entre el viento solar y la atmósfera. La consecuencia es que el viento solar ha ido ionizando las moléculas atmosféricas y barriéndolas fuera del planeta. Incluso hoy es posible ver los retazos de atmósfera escapando lentamente de Marte a causa del viento solar.

La segunda característica principal de la atmósfera marciana, además de la escasa presión, es lo “sucia” que está: hay grandes cantidades de partículas en suspensión, en su mayor parte de óxido de hierro, que le dan el tono marrón-rojizo que suele verse en las fotos. Estas partículas crean, cuando el viento sopla con suficiente fuerza, las tormentas de polvo más intensas del Sistema Solar. Esas tormentas han sido un problema para nosotros en la exploración robótica del planeta, ya que muchos de los robots enviados a la superficie del planeta dependen de paneles solares para obtener la energía necesaria para funcionar.

Aparte de las grandes cantidades de polvo en la superficie, estas tormentas se deben también a los intensos vientos marcianos. La razón es la enorme diferencia de temperatura entre unas zonas y otras, y unos momentos y otros. En lo más cálido de un “tórrido” verano marciano, la temperatura puede alcanzar los 20 ºC. Las Viking midieron temperaturas de entre -107 ºC y -17 ºC en la superficie, pero los módulos orbitales han detectado temperaturas en el suelo de hasta -140 ºC en la noche polar marciana. Esta enorme variación de temperatura se debe, por un lado, a la ausencia casi total de efecto invernadero en Marte, y por otro al pequeño calor específico de la superficie marciana (entre otras cosas, debido a la ausencia de agua).

Por cierto, la minúscula presión atmosférica hace que sea imposible encontrar agua líquida en la superficie marciana excepto en lugares concretos y durante poco tiempo. O bien se encuentra en forma de hielo, o se sublima, convirtiéndose en vapor de agua. Los casquetes polares de Marte son, en parte, hielo de agua, y en otra parte de CO2 (hielo seco). Sólo puede encontrarse agua líquida en depresiones profundas, de modo que la presión atmosférica sea máxima, y en momentos en los que la temperatura sea lo más alta posible — eso sí, estamos seguros de que, de vez en cuando, la hay. Sigue leyendo.


Polo norte marciano. Crédito: NASA.

Imagina la siguiente escena: llega el invierno al polo sur. La temperatura disminuye bien por debajo de los -100 ºC. El dióxido de carbono de la atmósfera empieza a depositarse sobre el suelo en cantidades gigantescas: un 30% de la atmósfera marciana se sublima formando hielo de CO2 y cubriendo el polo de un casquete de enormes proporciones. Algo parecido pasa en el polo norte, claro, pero la excentricidad de la órbita de Marte, de la que hemos hablado antes, exagera este efecto en el polo sur. El agua también se sublima cuando las condiciones son las adecuadas, pero dada la temperatura media del planeta, casi siempre se encuentra en forma de hielo y no sufre los bruscos cambios del CO2.

Los bruscos cambios de temperatura, diarios y estacionales, son los que producen los violentos vientos marcianos, que pueden llegar a los 400 km/h y crean las tormentas de polvo que he mencionado antes, que pueden llegar a cubrir regiones extensísimas del planeta. A pesar de la ausencia de agua líquida, también hay brisas diurnas y nocturnas en Marte, dado que diferentes regiones y distintos tipos de roca tienen calores específicos diversos, con lo que no se calientan todos igual.

Pero los datos obtenidos hasta las Viking no eran más que el comienzo: el Planeta Rojo era mucho más variado y hermoso de lo que las imágenes de rocas rojas que enviaban las sondas Viking podían sugerir. El siguiente paso en la exploración de Marte fue la puesta en órbita, alrededor de Nirgal, de la sonda Mars Global Surveyor en 1997. Esta sonda orbital estuvo enviando datos hasta 2006, momento en el que se perdió la comunicación con ella, y ha recopilado más información sobre Marte que todas las demás misiones juntas.


Mars Global Surveyor (imagen artística). Crédito: NASA.

Mars Global Surveyor daba una vuelta al planeta cada dos horas, a una altura de 378 km, y sacó innumerables fotografías de la superficie marciana, algunas de las cuales quitan el aliento (por lo menos a mí), aunque no sean de una resolución tan grande como otras que vendrían después. Además, utilizó un espectrómetro y un magnetómetro para medir la temperatura y el campo magnético de diferentes puntos del planeta. La sonda nos proporcionó un mapa completo de la superficie marciana: una herramienta fundamental para planear futuras misiones.

Antes de hablar de él, aquí tienes el maravilloso mapa topográfico que la Mars Global Surveyor elaboró a lo largo de sus alrededor de nueve años y casi cuarenta mil vueltas alrededor del planeta. Algunas de sus características son claras desde el primer momento:


Versión a 2497×2221 px. Crédito: NASA.

Como puedes ver, el hemisferio norte y el sur de Marte son bien diferentes: la razón era desconocida cuando se vio este mapa por primera vez, aunque hoy en día tenemos alguna idea de por qué puede ser — pero ya hablaremos de eso después. Este mapa será nuestra referencia en la siguiente entrega cuando hablemos de los principales accidentes geográficos de Marte, ¡y tiene unos cuantos récords! Además, Google tiene una versión del mapa en la red que, aunque no tiene la misma funcionalidad de Google Earth, se presta a pasar unos minutos jugando con él: http://google.com/mars. Tal vez lo usemos también para localizar estructuras geológicas en la siguiente entrega.

Mapas aparte, las fotos de esta sonda, como las de sus sucesoras, son excelentes para quitarse de la cabeza la idea de Marte como un puñado de rocas rojas y un desierto aburrido e igual en todas partes. Mostraron por primera vez un planeta variado, con estructuras geológicas complejas; algunas de ellas muy sugerentes y muy parecidas a las terrestres, y que nos hicieron plantearnos muchas preguntas. ¿En qué piensas, por ejemplo, al ver esta fotografía?


Canales en un barranco marciano (la foto abarca unos 1500 km de lado a lado). Crédito: NASA.

Poco a poco se hizo evidente que era probable que, en un pasado lejano, hubiera habido agua líquida en la superficie de Marte, cuando tenía una atmósfera mucho más densa, un efecto invernadero más intenso y, por tanto, las condiciones físicas para que la existencia de agua líquida en grandes cantidades fuese posible. Algunas estructuras geológicas parecían muy similares a las de la Tierra en lugares en los que se ha producido erosión por el flujo de agua.

Pero lo más interesante de la MGS es que, al estar orbitando el planeta durante tanto tiempo, no sólo logró proporcionarnos un mapa completo de Marte, sino que pasó varias veces por los mismos lugares, tomó fotografías nuevas de los mismos sitios tras dos, tres o cuatro años, y nos mostró un Marte, no ya sólo variado, sino también cambiante. Y algunos de esos cambios eran difíciles de ignorar. Fíjate en estas dos imágenes, tomadas en 2001 (izquierda) y 2005 (derecha):


Imagen a 2260×1209 px. Crédito: NASA.

Aunque llegarían nuevos datos con posterioridad, no había duda de que, por un lado, en el pasado más o menos lejano de Marte se habían producido flujos de agua considerables, que habían erosionado su superficie y producido estructuras geológicamente similares a las terrestres, y no sólo eso: todavía existe de vez en cuando, en los lugares adecuados y cuando las condiciones son propicias –algo que, desde luego, no sucede a menudo–. De ahí que, aunque los hombrecillos verdes de Lowell no existieran ni hubieran construido canales, Marte siguiera siendo uno de los principales candidatos del Sistema Solar a tener vida además de la Tierra. Tal vez no hombrecillos verdes, ni siquiera ratoncillos verdes, pero sí al menos vida microscópica. Como probablemente sabes, aún la estamos buscando, pero no la hemos descartado, ni mucho menos.

Pero de eso, y de mucho más, hablaremos en la siguiente entrega del artículo, en la que hablaremos de la geografía marciana, llegaremos al momento actual de conocimiento sobre Marte y nuestra auténtica invasión robótica del Planeta Rojo. Hasta dentro de unos días.

Para saber más:

Accede al resto de la serie desde aquí.

Vía El Tamiz

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