NASA propone un escudo magnético para proteger la atmósfera de Marte

Concepción artística de un Marte terraformado. Crédito: Ittiz / Wikimedia Commons

Esta semana, la División de Ciencias Planetarias de la NASA (PSD) organizó un taller comunitario en su sede en Washington, DC. Conocido como el "Taller de Visión Planetaria Científica 2050", este evento se desarrolló del 27 de febrero al 1 de marzo, y vio a científicos e investigadores de todo el mundo descender en la capital para asistir a discusiones, presentaciones y charlas sobre el futuro de la exploración espacial .
Una de las presentaciones más intrigantes tuvo lugar el miércoles 1 de marzo, donde se discutió la exploración de Marte por astronautas humanos. En el curso de la charla, titulada "Un futuro ambiente marciano para la ciencia y la exploración", el director Jim Green habló de cómo el despliegue de un escudo magnético podría mejorar la atmósfera de Marte y facilitar las misiones tripuladas allí en el futuro.
El consenso científico actual es que, como la Tierra, Marte alguna vez tuvo un campo magnético que protegía su atmósfera. Hace aproximadamente 4,2 mil millones de años, el campo magnético de este planeta desapareció repentinamente, lo que causó que la atmósfera de Marte se perdiera lentamente en el espacio. En el transcurso de los próximos 500 millones de años, Marte pasó de ser un ambiente más cálido y húmedo al frío e inhabitable lugar que hoy conocemos.

Representación del artista de una tormenta solar que golpea Marte y desprendiendo iones de la atmósfera superior del planeta. Créditos: NASA / GSFC

Esta teoría ha sido confirmada en los últimos años por orbitadores como el Mars Express de la ESA y la Atmósfera de Marte de la NASA y la Misión Evolutiva Volátil (MAVEN), que han estado estudiando la atmósfera marciana desde 2004 y 2014, respectivamente. Además de determinar que el viento solar era responsable del agotamiento de la atmósfera de Marte, estas sondas también han estado midiendo la velocidad a la que todavía se está perdiendo hoy.
Sin esta atmósfera, Marte continuará siendo un lugar frío y seco donde la vida no puede florecer. Además de eso, la futura misión tripulada - que la NASA espera montar en la década de 2030 - también tendrá que lidiar con algunos peligros graves. Entre éstas, la exposición a la radiación y el peligro de asfixia, lo cual representará un peligro aún mayor para los colonos (en caso de que se intente realizar colonizaciones).
En respuesta a este desafío, el Dr. Jim Green, Director de la División de Ciencias Planetarias de la NASA, y un panel de investigadores presentaron una idea ambiciosa. En esencia, sugirieron que mediante la colocación de un escudo de dipolo magnético en el punto Mars L1 Lagrange, una magnetosfera artificial podría formarse que abarcaría a todo el planeta, lo que lo protege del viento solar y la radiación.
Naturalmente, Green y sus colegas reconocieron que la idea podría sonar un poco "fantástica". Sin embargo, fueron rápidos enfatizar cómo la nueva investigación en magnetosferas miniatura (por el bien de la protección de tripulaciones y naves espaciales) apoya este concepto:

    "Esta nueva investigación se está produciendo debido a la aplicación de los códigos completos de física de plasma y experimentos de laboratorio. En el futuro es muy posible que una o varias estructuras inflables puedan generar un campo de dipolo magnético a un nivel tal vez de 1 ó 2 Tesla (o 10.000 a 20.000 Gauss) como escudo activo contra el viento solar.

El método propuesto para la creación de un dipolo magnético artificial en Mars 'L1 Lagrange Point. Crédito: NASA / J.Green

Además, el posicionamiento de este escudo magnético aseguraría que las dos regiones donde se pierda la mayor parte de la atmósfera de Marte estarían protegidas. En el transcurso de la presentación, Green y el panel indicaron que estos los principales canales de escape están localizados "sobre la capa polar norte con material ionosférico de mayor energía, y 2) en la zona ecuatorial con un componente estacional de baja energía con tanto 0,1 kg / s escape de iones de oxígeno. "
Para probar esta idea, el equipo de investigación - que incluyó a científicos del centro de investigación de Ames, del centro del vuelo espacial de Goddard, de la universidad de Colorado, de la universidad de Princeton, y del laboratorio de Rutherford Appleton - condujo una serie de simulaciones usando su magnetosfera artificial propuesta. Estos se llevaron a cabo en el Centro Coordinado de Modelación de la Comunidad (CCMC), que se especializa en la investigación del tiempo espacial, para ver cuál sería el efecto neto.
Lo que encontraron fue que un campo dipolar situado en Mars L1 Lagrange Point sería capaz de contrarrestar el viento solar, de modo que la atmósfera de Marte lograría un nuevo equilibrio. En la actualidad, la pérdida atmosférica en Marte es equilibrada en cierto grado por el saliente volcánico desde el interior y la corteza de Marte. Esto contribuye a una atmósfera superficial que es de aproximadamente 6 mbar en la presión del aire (menos del 1% que a nivel del mar en la Tierra).
Como resultado, la atmósfera de Marte naturalmente se espesaría con el tiempo, lo que conduciría a muchas nuevas posibilidades para la exploración y colonización humanas. Según Green y sus colegas, estos incluirían un aumento promedio de alrededor de 4 ° C (~ 7 ° F), lo que sería suficiente para derretir el hielo de dióxido de carbono en la capa de hielo polar del norte. Esto provocaría un efecto invernadero, calentando aún más la atmósfera y haciendo que el hielo de agua en las capas polares se derrita.

En una época, Marte tenía un campo magnético similar a la Tierra, lo que impidió que su atmósfera fuera despojada. Crédito: NASA

Según sus cálculos, Green y sus colegas estimaron que esto podría llevar a que se restablezca el 1/7 de los océanos de Marte -los que lo cubrieron hace miles de millones de años-. Si esto está empezando a sonar un poco como una conferencia sobre cómo terraformar Marte, es probablemente porque estas mismas ideas han sido planteadas por personas que abogan por esa misma cosa. Pero mientras tanto, estos cambios facilitarían la exploración humana entre ahora y mediados del siglo.
"Una atmósfera marciana muy mejorada, tanto en presión como en temperatura, que sería suficiente para permitir que el agua líquida de superficie significativa también tenga una serie de beneficios para la ciencia y la exploración humana en la década de 2040 y más allá", dijo Green. "Al igual que la Tierra, una atmósfera mejorada permitiría una mayor masa desembarcada de equipos a la superficie, un escudo contra la mayoría de las radiaciones cósmicas y de partículas solares, extendería la capacidad de extracción de oxígeno y proporcionaría invernaderos" al aire libre "para la producción vegetal. para nombrar unos pocos."
Estas condiciones, dijo Green y sus colegas, también permitirían a los exploradores humanos estudiar el planeta en mayor detalle. También les ayudaría a determinar la habitabilidad del planeta, ya que muchos de los signos que apuntaban hacia el mismo siendo habitables en el pasado (agua líquida) se filtrarían lentamente en el paisaje. Y si esto pudiera lograrse en el espacio de pocas décadas, ciertamente ayudaría a allanar el camino para la colonización.
Mientras tanto, Green y sus colegas planean revisar los resultados de estas simulaciones para que puedan producir una evaluación más precisa de la duración de estos cambios proyectados. También podría no doler realizar algunas evaluaciones de costo de este escudo magnético. Si bien puede parecer algo fuera de la ciencia ficción, no hace daño crujir los números!