Descubren en Marte una nube «imposible» que desafía las leyes conocidas de la física

En septiembre de 2018, un investigador español llamado Jorge Hernández Bernal estaba examinando imágenes de la sonda Mars Express cuando algo en una de ellas le detuvo. Era una sombra que aparecía de manera periódica junto al volcán Arsia Mons, una formación de 20 kilómetros de altura en la superficie marciana. Lo que parecía una anomalía menor se convirtió en el descubrimiento de una nube gigantesca: 1.800 kilómetros de largo y 150 de ancho, que se formaba cada día durante la primavera marciana. Hernández Bernal y su equipo del grupo de Ciencias Planetarias de la UPV/EHU lo revelaron públicamente en 2020, pero el verdadero misterio apenas comenzaba.

Ahora, tras años de análisis detallado de la microfísica detrás de este fenómeno, Hernández Bernal ha descubierto algo que desafía lo que se creía posible en Marte. La nube se forma mediante un proceso llamado nucleación homogénea, un mecanismo que en la Tierra solo ha sido reproducido en laboratorios controlados. En Marte, se consideraba absolutamente imposible. La razón es simple: el planeta rojo tiene una atmósfera delgada y está cubierto de polvo que absorbe la humedad. Según la comprensión científica previa, estas condiciones deberían impedir que ocurriera este tipo de formación de nubes. Sin embargo, es precisamente allí donde los investigadores lo han encontrado por primera vez en una nube real que no puede explicarse de otra manera.

Los detalles del descubrimiento fueron publicados esta semana en la revista Nature Geoscience. El equipo de Hernández Bernal, que ahora trabaja en el LMD/CNRS/Sorbonne Université de París, describe cómo la posición única del volcán Arsia Mons y la delgada atmósfera marciana crean las condiciones perfectas para que ocurra este raro proceso. La nube es de tipo orográfica, similar a las que se forman en la Tierra cuando el viento fluye sobre montañas o volcanes. Lo que sucede es que los vientos que pasan junto a la inmensa mole volcánica generan una onda expansiva que eleva masas de aire húmedo varios kilómetros en cuestión de minutos. Este choque enfría la atmósfera de manera brutal: la temperatura cae 30 grados en tan solo 10 minutos, mientras que la humedad relativa aumenta de repente. En estas condiciones de saturación extrema, algo extraordinario ocurre: el vapor de agua se congela espontáneamente, pasando directamente de estado gaseoso a sólido sin pasar por la fase líquida.

Este cambio de estado es lo que hace que la nube sea, en palabras de Hernández Bernal, "imposible". En la Tierra y en otros lugares, las nubes se forman cuando el vapor de agua se condensa alrededor de partículas presentes en la atmósfera: sal, polen, hollín, polvo. Es lo que se conoce como nucleación heterogénea. Pero en Marte, la presión atmosférica es tan baja que el agua sublima directamente de hielo a vapor sin pasar por el estado líquido. Esto significa que el proceso que genera la nube de Arsia Mons no requiere de ninguna partícula en suspensión. El modelo muestra que se genera sin necesidad de polvo, sin necesidad de impurezas, sin necesidad de nada. Es nucleación homogénea pura, y nunca antes se había observado en una atmósfera planetaria real. Hernández Bernal subraya que aunque la nucleación homogénea de líquido a hielo es teóricamente posible en nubes terrestres, nunca se había visto este cambio directo de vapor a hielo sin pasar por el estado líquido a través de este proceso.

El hallazgo abre nuevas preguntas sobre Marte. ¿Ocurre este proceso únicamente en esta nube o sucede en otros lugares del planeta? ¿Es frecuente o singular? ¿Influye en el ciclo del agua marciano? Hernández Bernal señala que el resultado muestra que queda mucho por descubrir sobre la atmósfera de Marte, especialmente sobre la física de las nubes. Ricardo Hueso, director del Grupo de Ciencias Planetarias de la UPV/EHU donde Hernández Bernal realizó su doctorado, considera que el artículo es significativo porque demuestra que las nubes de agua en Marte pueden comportarse de manera muy diferente a las de la Tierra. Las nubes estudiadas son muy compactas y brillantes, formadas por una condensación muy rápida en aire muy frío casi sin polvo. Los resultados constituyen la mejor explicación hasta ahora de las nubes alargadas que se forman sobre las montañas marcianas.

José Miguel Viñas, meteorólogo de Meteored, explica que la atmósfera polvorienta de Marte invitaba a pensar que el proceso de nucleación de las nubes no podía ser homogéneo. Sin embargo, esta investigación sugiere lo contrario. Es posible gracias a que el colosal volcán fuerza el brusco ascenso del aire marciano, que al enfriarse con rapidez se sobresatura, formando espontáneamente cristales de hielo sin intervención de partículas de polvo. Viñas añade que si en la Tierra tuviéramos una montaña de 20.000 metros en medio de Siberia también veríamos esa nube a veces, aunque no tan alargada, ya que en Marte los vientos soplan mucho más intensos, aunque la densidad atmosférica es mucho menor. El descubrimiento no solo explica un fenómeno marciano específico, sino que abre la puerta a comprender mejor cómo funcionan las atmósferas planetarias en general, y cómo la ciencia planetaria nos ayuda a entender mejor la Tierra.