Un poco de luz sobre las auroras de Marte

En la Tierra, las auroras son unos espectáculos naturales de luces en el cielo que se producen a latitudes polares cuando el viento solar interactúa con el campo magnético terrestre. 

Cuando las partículas con carga eléctrica emitidas por el Sol llegan a nuestro planeta, son canalizadas por el campo magnético hasta chocar con los átomos y las moléculas de nuestra atmósfera, generando coloridas cortinas de luz en el cielo. Estas luces suelen ser verdes y rojas, pero a veces también adquieren tonalidades azules o violetas. 

Las auroras son fenómenos frecuentes en planetas con un fuerte campo magnético, como en Júpiter o Saturno, pero también se pueden producir en planetas sin un marcado magnetismo, como es el caso de Venus o de Marte. 

Cuando no hay un campo magnético global, las partículas solares tienen que impactar directamente con la atmósfera del planeta para generar una aurora. 

Aunque en la actualidad Marte ya no tenga un campo magnético global, la sonda Mars Global Surveyor de la NASA detectó un magnetismo residual en la corteza de las tierras altas de su hemisferio sur.

Estos débiles campos magnéticos podrían facilitar la formación de auroras. Poco después de su llegada en el año 2003, Mars Express fue la primera misión en detectar emisiones de luz ultravioleta en estas regiones durante la noche marciana. 

Los científicos de la misión, pertrechados con los resultados de una década de observaciones, han detectado numerosas auroras y han sido capaces de estudiar cómo y dónde se producen. 

“Con 10 años de datos, hemos ido mucho más lejos del simple hecho de detectar auroras en Marte, y hemos logrado comprender las características e incidencias de este interesante fenómeno”, explica Jean-Claude Gérard de la Universidad de Lieja, Bélgica, autor principal del artículo publicado en el Journal of Geophysical Research: Space Physics. 

“Las auroras ultravioletas son un fenómeno muy extraño y efímero: apenas duran unos segundos. A pesar de que Mars Express haya observado cada región de Marte en múltiples ocasiones, las auroras no parecen repetir ubicación”, añade Lauriane Soret, también de la Universidad de Lieja y autora principal del artículo publicado en Icarus. 

De un total de 113 órbitas en las que la sonda europea observó directamente la superficie del planeta de noche, se detectaron auroras en nueve de ellas, a veces con más de un evento por órbita, lo que ofrece un total de 16 observaciones. 

Al mirar directamente hacia abajo, Mars Express puede estudiar cómo varía el brillo de las auroras, pero para determinar a qué altitud se están produciendo necesita observarlas bajo un cierto ángulo, a través de la atmósfera. La misión observó tres auroras en estas condiciones, a una altura media de 137 kilómetros sobre la superficie del planeta.

Mars Express fue capaz de medir la energía de los electrones que estaban impactando con la atmósfera de Marte al mismo tiempo que observaba las auroras con su sensor ultravioleta. 

Al combinar los resultados de estos dos instrumentos, los científicos descubrieron que las auroras sólo se producen en unas circunstancias muy especiales, cerca del límite entre las líneas abiertas y cerradas del campo magnético local. 

También se detectó un desplazamiento entre la posición de las ráfagas de electrones y la de las auroras ultravioletas, lo que sugiere que las líneas de campo que guían a las partículas cargadas podrían no ser verticales. 

“Parece que este fenómeno está controlado por una estructura muy especial del campo magnético local: cuando las líneas de campo empiezan a abrirse forman una especie de paraguas que permite el acceso de los electrones energizados”, explica Jean-Claude. 

Los electrones son acelerados por un campo eléctrico transitorio a lo largo de las líneas del campo magnético residual hasta chocar con las moléculas de dióxido de carbono de la atmósfera marciana, lo que produce las emisiones ultravioletas detectadas por Mars Express. 

“También hemos logrado introducir los parámetros de estas partículas en nuestras simulaciones para reproducir la altura a la que se generan las auroras”, añade Lauriane. 

“Descubrimos que las auroras ultravioletas asociadas a las anomalías magnéticas de la corteza de Marte son fenómenos aislados, excepcionales y efímeros, que varían espacial y temporalmente. Son muy diferentes de las auroras que podemos observar en otros planetas”. 

“Al estudiar los datos recogidos por Mars Express, tenemos una idea mucho más clara de cómo ‘funcionan’ las auroras marcianas”, concluye Dmitri Titov, científico del proyecto Mars Express para la ESA.

Nota a los Editores

El artículo “Concurrent observations of ultraviolet aurora and energetic electron precipitation with Mars Express,” de Gérard et al. ha sido publicado en el Journal of Geophysical Research: Space Physics, 120, doi:10.1002/2015JA021150 

El artículo “SPICAM observations and modelling of Mars aurorae,” de L. Soret et al. ha sido publicado en Icarus doi:10.1016/j.icarus.2015.09.023 

Los datos utilizados en estos estudios fueron recogidos por los instrumentos SPICAM y ASPERA entre los años 2004 y 2014. SPICAM es el Espectroscopio para la Investigación de las Características de la Atmósfera de Marte, y ASPERA es el Analizador del Plasma Espacial y el Espectrómetro de Electrones y Átomos Energéticos.

Para más información:

Markus Bauer

ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer

Tel: +31 71 565 6799

Mob: +31 61 594 3 954

Email: markus.bauer@esa.int

Jean-Claude Gérard
LPAP, University of Liège, Belgium
Email: jc.gerard@ulg.ac.be

Lauriane Soret
LPAP, University of Liège, Belgium
Email: Lauriane.Soret@ulg.ac.be

Dmitri Titov
ESA Mars Express project scientist
Email: Dmitri.titov@esa.int