Polvo del demonio huellas. Crédito de la imagen: NASA / JPL. Click para agrandar
¡Ah, verano marciano! Finalmente, los días son largos, como en la querida y vieja Tierra. Y los máximos diurnos se disparan hasta 20 ° C (68 ° F) desde el mínimo nocturno de verano de -90 ° C (-130 ° F), lo que significa que usted y sus compañeros astronautas pueden calentar su maquinaria antes para obtener Un buen comienzo en las operaciones mineras.
Los demonios de polvo en Marte se forman de la misma manera que en los desiertos de la Tierra. "Se necesita un fuerte calentamiento de la superficie, por lo que el suelo puede calentarse más que el aire sobre él", explica Lemmon. El aire calentado menos denso cerca del suelo se eleva, perforando a través de la capa de aire más frío y denso de arriba; Las columnas ascendentes de aire caliente y las columnas descendentes de aire frío comienzan a circular verticalmente en las celdas de convección. Ahora, si sopla una ráfaga de viento horizontal, "gira las celdas de convección a sus lados, de modo que comienzan a girar horizontalmente, formando columnas verticales, y comenzando un demonio de polvo".
El aire caliente que sube por el centro de la columna impulsa el aire giratorio cada vez más rápido, lo suficientemente rápido como para comenzar a recoger arena. La arena que frega el suelo desaloja el polvo fino como la harina, y la columna central de aire caliente que sube flota ese polvo en lo alto. Una vez que los vientos horizontales prevalecientes comiencen a empujar al demonio del polvo por el suelo, ¡cuidado!
"Si estuvieras parado al lado del rover Spirit en este momento [en el cráter Gusev] en el medio del día, podrías ver media docena de demonios de polvo", dice Lemmon. Cada día marciano de primavera o verano, los demonios de polvo comienzan a aparecer alrededor de las 10 a.m. a medida que el suelo se calienta, y comienzan a disminuir alrededor de las 3 p.m. a medida que el suelo se enfría (el día solar de Marte de 24 horas 39 minutos es solo 39 minutos más largo que la Tierra). Aunque se desconoce la frecuencia y duración exactas de los demonios de polvo marcianos, las fotografías del Mars Global Surveyor en órbita revelan innumerables huellas errantes en todas las latitudes del planeta. Estas huellas atraviesan la superficie donde los demonios de polvo han eliminado el material de la superficie suelta para revelar un suelo de diferentes colores debajo.
Además, se han fotografiado demonios de polvo reales desde la órbita, algunos de ellos de 1 a 2 kilómetros de diámetro en su base y (desde sus sombras) claramente con una altura de 8 a 10 km.
Sin embargo, lo que intriga a Farrell de haber perseguido a los demonios de polvo en el desierto de Arizona es el extraño hecho de que los demonios de polvo terrestre están cargados eléctricamente, y los demonios de polvo marcianos también podrían estarlo.
Los demonios del polvo obtienen su carga de los granos de arena y polvo que se frotan en el torbellino. Cuando ciertos pares de materiales diferentes se frotan, un material cede algunos de sus electrones (cargas negativas) al otro material. Tal separación de las cargas eléctricas se llama carga triboeléctrica, el prefijo "tribo" (pronunciado TRY-bo) que significa "roce". La carga triboeléctrica te pone los pelos de punta cuando frotas un globo contra tu cabeza. El polvo y la arena, como el plástico y el cabello, forman un par tribolelectrico. (El polvo y la arena no están hechos necesariamente de las mismas cosas, señala Lemmon, porque "el polvo puede ser arrastrado desde cualquier lugar"). Las partículas de polvo más pequeñas tienden a cargar negativamente, quitando electrones de los granos de arena más grandes.
Debido a que la columna central ascendente de aire caliente que alimenta al demonio del polvo lleva el polvo cargado negativamente hacia arriba y deja que la arena más pesada cargada positivamente se arremolina cerca de la base, las cargas se separan, creando un campo eléctrico. "En la Tierra, con instrumentos hemos medido campos eléctricos del orden de 20 mil voltios por metro (20 kV / m)", dice Farrell. Eso es maní en comparación con los campos eléctricos en las tormentas terrestres, donde los rayos no parpadean hasta que los campos eléctricos se vuelven 100 veces más grandes, lo suficiente como para ionizar (romper) las moléculas de aire.
Pero apenas 20 kV / m "está muy cerca del colapso de la delgada atmósfera marciana", señala Farrell. Más significativamente, los demonios del polvo marciano son mucho más grandes que sus contrapartes terrestres que su energía eléctrica almacenada puede ser mucho mayor. "¿Cómo se descargarían esos campos?" él pide. "¿Tendrías un rayo marciano dentro de los demonios del polvo?" Incluso si los rayos normalmente no se producen de forma natural, la presencia de un astronauta, un rover o un hábitat podría provocar descargas filamentosas o arcos locales. "Lo que realmente hay que tener en cuenta es en las esquinas, donde los campos eléctricos pueden volverse muy fuertes", agrega. "Es posible que desee redondear su vehículo o hábitat".
Otra consideración para los astronautas en Marte sería "radio estática cuando los granos cargados golpeen las antenas de alambre desnudo", advierte Farrell. Y después de que el demonio del polvo pasara y desapareciera, un recuerdo duradero de su paso sería una mayor adhesión del polvo a los trajes espaciales, vehículos y hábitats a través de la adherencia electrostática, el mismo fenómeno que hace que los calcetines se peguen cuando se quita la ropa secadora: dificulta la limpieza antes de volver a ingresar a un hábitat.
Debido a que los demonios del polvo marciano pueden elevarse de 8 a 10 kilómetros de altura, los meteorólogos planetarios ahora piensan que los demonios pueden ser responsables de arrojar tanto polvo a la atmósfera marciana. Es importante para los astronautas, que el polvo también puede llevar cargas negativas a la atmósfera. La carga acumulada en la cima de la tormenta podría representar un peligro para un cohete que despegaba de Marte, como sucedió con el Apolo 12 en noviembre de 1969 cuando despegó de Florida durante una tormenta eléctrica: el escape del cohete ionizó o descompuso las moléculas de aire, dejando un rastro de moléculas cargadas hasta el suelo, disparando un rayo que golpeó la nave espacial.
"Los primeros navegantes del mar, como Colón, entendieron que sus barcos tenían que ser diseñados para condiciones climáticas extremas", señala Farrell. "Para diseñar una misión a Marte, necesitamos conocer los extremos del clima marciano, y esos extremos parecen estar en forma de tormentas de polvo y demonios".
Fuente original: Comunicado de prensa de la NASA
