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Modelo de circulación general de Marte

Modelo de circulación general de Marte

El modelo de circulación general de Marte es el resultado de un proyecto de investigación de la NASA para comprender la naturaleza de la circulación general de la atmósfera de Marte , cómo se impulsa esa circulación y cómo afecta al clima de Marte a largo plazo.

Cómo funciona

Este modelo climático de Marte es un modelo tridimensional complejo (altura, latitud, longitud) que representa los procesos de calentamiento atmosférico por gases y transferencia de calor entre el suelo y el aire, así como los movimientos atmosféricos a gran escala. [1] El modelo también utiliza límites geofísicos que se toman de las observaciones de naves espaciales. Estos límites pueden incluir la topografía marciana, el albedo o la inercia térmica. [2] Al resolver la dinámica y la física del modelo se puede estimar una comprensión general de los procesos del planeta. [3]

El modelo actual no ha sido modificado para su uso con sistemas informáticos distribuidos como BOINC .

Historia

Un primer intento de crear un modelo de circulación general de Marte fue creado por Leovy y Mintz, quienes utilizaron un modelo terrestre y lo adaptaron a las condiciones marcianas. Este modelo preliminar tenía la capacidad de predecir la condensación atmosférica de dióxido de carbono y la presencia de ondas baroclínicas transitorias en las latitudes moderadas de invierno. [4] Después de esto, el Centro de Investigación Ames de la NASA comenzó a agregar más datos para mejorar el modelo y obtener más información sobre el clima y el tiempo marcianos. Los modelos de simulación del clima de Marte se remontan a las misiones Viking a Marte . La mayoría de los modelos de simulación del clima de Marte fueron escritos por investigadores individuales que nunca se reutilizaron ni se publicaron en código abierto. En la década de 1990 surgió la necesidad de una base de código de modelo unificada, debido al impacto general de Internet en la modelización y la investigación climáticas. Este modelo actual de simulación del clima de Marte tiene sus orígenes en la era de Internet. En 2007, Jeff Hollingsworth asumió el liderazgo del grupo Ames Mars GCM. Con la ayuda de la sede de la NASA, se creó un Centro de Modelado Climático de Marte (MCMC) para brindar más servicios a la comunidad. Desde 2019, Melinda Kahre lidera el MCMC y ha ayudado a desarrollar un nuevo modelo de circulación general de Marte de volumen finito de esfera cúbica (basado en FV3) para proporcionar un modelado de mayor resolución. [5] El nuevo modelo basado en FV3 reemplazó al antiguo núcleo dinámico de latitud y longitud (Legacy Mars GCM). Se han realizado otras mejoras para permitir el acceso público a modelos más antiguos y nuevos de la circulación general de Marte. MCMC ha presentado recientemente un canal de análisis comunitario (CAP), que es una herramienta de código abierto para analizar y visualizar el modelo de circulación general de Marte. El proyecto espera agilizar y aumentar el acceso a los datos de Marte. [6] Este objetivo de aumentar la accesibilidad es brindar a los científicos e investigadores más oportunidades de contribuir a los datos de las misiones a Marte.

Investigación utilizando el modelo de circulación general de Marte

El modelo de circulación general de Marte ha sido una herramienta utilizada por los investigadores para comprender mejor el planeta. El modelo incluye varios ciclos marcianos, incluidos los ciclos de dióxido de carbono activo, presión, polvo y agua. Estos elementos combinados brindan información sobre la química atmosférica del planeta. [7] El modelo se utiliza como ayuda para interpretar y analizar los datos recibidos de las naves espaciales y se aplica a numerosas disciplinas que tienen preguntas persistentes sobre el planeta. Algunas de las investigaciones recientes que utilizan el modelo están determinando los procesos que causaron una abundancia de vapor de agua a gran altitud durante la tormenta de polvo global de 2018, [8] interpretando las ondas termosféricas marcianas, [9] los efectos de cualquier cambio orbital en el circulador y el sistema climático del planeta, [10] y mucho más. En 2016, se lanzó el ExoMars Trace Gas Orbiter con la esperanza de buscar evidencia de metano y otros oligoelementos que podrían ser la firma de procesos biológicos y/o geológicos. [11] El espectrómetro NOMAD a bordo de ExoMars se basará en el modelo de circulación general de Marte para gran parte de la interpretación y el análisis de datos. [3] Se han comparado otros instrumentos de la nave espacial con el modelo de circulación, como los resultados de agua, hielo y polvo del espectrógrafo ultravioleta de imágenes (IUVS) de Maven . [1] Con las continuas incorporaciones de nuevas naves espaciales que se envían a Marte, los datos se actualizan rápidamente, lo que hace que el modelo marciano sea muy avanzado. [3]

Metano en Marte

Metano en Marte

La atmósfera marciana contiene 10 nmol/ mol de metano (CH 4 ). [12] En 2014, la NASA informó que el rover Curiosity detectó un aumento de diez veces ('pico') en el metano en la atmósfera a su alrededor a fines de 2013 y principios de 2014. Cuatro mediciones tomadas durante dos meses en este período promediaron 7,2 ppb, lo que implica que Marte está produciendo o liberando metano episódicamente de una fuente desconocida. [13] Antes y después de eso, las lecturas promediaron alrededor de una décima parte de ese nivel. [14] [15] [13] El 7 de junio de 2018, la NASA anunció una variación estacional cíclica en el nivel de fondo de metano atmosférico. [16] [17] [18]

Los principales candidatos para el origen del metano de Marte incluyen procesos no biológicos como las reacciones agua -roca, la radiólisis del agua y la formación de pirita , todos los cuales producen H2 que luego podría generar metano y otros hidrocarburos a través de la síntesis de Fischer-Tropsch con CO y CO2 . [ 19] También se ha demostrado que el metano podría producirse mediante un proceso que involucra agua, dióxido de carbono y el mineral olivino , que se sabe que es común en Marte. [20]

Los microorganismos vivos , como los metanógenos , son otra fuente posible, pero no se ha encontrado evidencia de la presencia de tales organismos en Marte. [21] [22] [23]

Otros planetas

Existen modelos de simulación climática global que se han escrito para Júpiter , Saturno , Neptuno y Venus . [24]

Véase también

Referencias

  1. ^ ab "Mars General Circulation Model – Research". NASA . Archivado desde el original el 10 de febrero de 2007. Consultado el 25 de febrero de 2007 .
  2. ^ Daerden, F.; Neary, L.; Viscardy, S.; García Muñoz, A.; Clancy, RT; Smith, MD; Encrenaz, T.; Fedorova, A. (julio de 2019). "Simulaciones de la química atmosférica de Marte con el modelo de circulación general GEM-Marte". Icarus . 326 : 197–224. Bibcode :2019Icar..326..197D. doi :10.1016/j.icarus.2019.02.030. ISSN  0019-1035.
  3. ^ abc Neary, L.; Daerden, F. (enero de 2018). "El modelo de circulación general GEM-Mars para Marte: descripción y evaluación". Icarus . 300 : 458–476. Bibcode :2018Icar..300..458N. doi :10.1016/j.icarus.2017.09.028. ISSN  0019-1035.
  4. ^ Leovy, Conway; Mintz, Yale (1969-11-01). "Simulación numérica de la circulación atmosférica y el clima de Marte". Revista de ciencias atmosféricas . 26 (6): 1167–1190. Código Bibliográfico :1969JAtS...26.1167L. doi :10.1175/1520-0469(1969)026<1167:NSOTAC>2.0.CO;2. ISSN  0022-4928.
  5. ^ Haberle, Robert M.; Kahre, Melinda A.; Barnes, Jeffrey R.; Hollingsworth, Jeffery L.; Wolff, Michael J. (enero de 2020). "Observaciones MARCI de una característica a gran escala de número de onda 2 en la capa polar norte de Marte: interpretación con el modelo climático global legado NASA/Ames". Icarus . 335 : 113367. Bibcode :2020Icar..33513367H. doi : 10.1016/j.icarus.2019.07.001 . ISSN  0019-1035.
  6. ^ Chaudhary, Aashish (2 de septiembre de 2015). Climatepipes: acceso a datos de fácil uso, manipulación de datos, análisis de datos y visualización de modelos climáticos comunitarios, fase II (informe). Oficina de Información Científica y Técnica (OSTI). doi :10.2172/1213562.
  7. ^ Neary, L.; Daerden, F. (enero de 2018). "El modelo de circulación general GEM-Mars para Marte: descripción y evaluación". Icarus . 300 : 458–476. Bibcode :2018Icar..300..458N. doi :10.1016/j.icarus.2017.09.028. ISSN  0019-1035.
  8. ^ Neary, L.; Daerden, F.; Aoki, S.; Whiteway, J.; Clancy, RT; Smith, M.; Viscardy, S.; Erwin, JT; Thomas, IR; Villanueva, G.; Liuzzi, G.; Crismani, M.; Wolff, M.; Lewis, SR; Holmes, JA (16 de abril de 2020). "Explicación del aumento de agua a gran altitud en Marte observado por NOMAD durante la tormenta de polvo global de 2018". Geophysical Research Letters . 47 (7). Código Bibliográfico :2020GeoRL..4784354N. doi :10.1029/2019GL084354. ISSN  0094-8276.
  9. ^ Joshi, Manoj M.; Hollingsworth, Jeffery L.; Haberle, Robert M.; Bridger, Alison FC (marzo de 2000). "Una interpretación de las ondas termosféricas marcianas basada en el análisis de un modelo de circulación general". Geophysical Research Letters . 27 (5): 613–616. Código Bibliográfico :2000GeoRL..27..613J. doi :10.1029/1999GL010936. ISSN  0094-8276.
  10. ^ Haberle, Robert M; Murphy, James R; Schaeffer, James (enero de 2003). "Experimentos de cambio orbital con un modelo de circulación general de Marte". Icarus . 161 (1): 66–89. Bibcode :2003Icar..161...66H. doi :10.1016/s0019-1035(02)00017-9. ISSN  0019-1035.
  11. ^ "Ficha técnica de ExoMars" www.esa.int . Consultado el 9 de mayo de 2024 .
  12. ^ Nota de prensa de la ESA . «Mars Express confirma la presencia de metano en la atmósfera marciana». ESA . Archivado desde el original el 24 de febrero de 2006. Consultado el 17 de marzo de 2006 .
  13. ^ ab Webster, CR; Mahaffy, PR; Atreya, SK; Flesch, GJ; Mischna, MA; Meslin, P.-Y.; Farley, KA; Conrad, PG; Christensen, LE (23 de enero de 2015). "Detección y variabilidad del metano en Marte en el cráter Gale" (PDF) . Science . 347 (6220): 415–417. Bibcode :2015Sci...347..415W. doi :10.1126/science.1261713. ISSN  0036-8075. PMID  25515120. S2CID  20304810.
  14. ^ Webster, Guy; Neal-Jones, Nancy; Brown, Dwayne (16 de diciembre de 2014). «El rover de la NASA encuentra química orgánica activa y antigua en Marte». NASA . Consultado el 16 de diciembre de 2014 .
  15. ^ Chang, Kenneth (16 de diciembre de 2014). «'Un gran momento': un rover encuentra una pista de que Marte podría albergar vida». The New York Times . Consultado el 16 de diciembre de 2014 .
  16. ^ Chang, Kenneth (7 de junio de 2018). "¿Vida en Marte? El último descubrimiento del rover la pone 'sobre la mesa' - La identificación de moléculas orgánicas en rocas del planeta rojo no necesariamente indica que haya vida allí, pasada o presente, pero sí indica que algunos de los componentes básicos estaban presentes". The New York Times . Consultado el 8 de junio de 2018 .
  17. ^ Webster, Christopher R.; et al. (8 de junio de 2018). "Los niveles de fondo de metano en la atmósfera de Marte muestran fuertes variaciones estacionales". Science . 360 (6393): 1093–1096. Bibcode :2018Sci...360.1093W. doi : 10.1126/science.aaq0131 . PMID  29880682.
  18. ^ Eigenbrode, Jennifer L.; et al. (8 de junio de 2018). "Materia orgánica preservada en lutitas de 3 mil millones de años en el cráter Gale, Marte". Science . 360 (6393): 1096–1101. Bibcode :2018Sci...360.1096E. doi : 10.1126/science.aas9185 . hdl : 10044/1/60810 . PMID  29880683.
  19. ^ Mumma, Michael; et al. (2010). "La astrobiología de Marte: metano y otros gases candidatos a biomarcadores, y estudios interdisciplinarios relacionados sobre la Tierra y Marte" (PDF) . Conferencia científica de astrobiología 2010. Sistema de datos astrofísicos . Greenbelt, MD: Centro de vuelo espacial Goddard . Consultado el 24 de julio de 2010 .
  20. ^ Oze, C.; Sharma, M. (2005). "El olivino produce gas: serpentinización y producción abiogénica de metano en Marte". Geophys. Res. Lett . 32 (10): L10203. Bibcode :2005GeoRL..3210203O. doi : 10.1029/2005GL022691 . S2CID  28981740.
  21. ^ Oze, Christopher; Jones, Camille; Goldsmith, Jonas I.; Rosenbauer, Robert J. (7 de junio de 2012). "Diferenciación entre la génesis de metano biótica y abiótica en superficies planetarias hidrotermalmente activas". PNAS . 109 (25): 9750–9754. Bibcode :2012PNAS..109.9750O. doi : 10.1073/pnas.1205223109 . PMC 3382529 . PMID  22679287. 
  22. ^ Staff (25 de junio de 2012). «La vida en Marte podría dejar rastros en el aire del planeta rojo: estudio». Space.com . Consultado el 27 de junio de 2012 .
  23. ^ Krasnopolsky, Vladimir A.; Maillard, Jean Pierre; Owen, Tobias C. (diciembre de 2004). "Detección de metano en la atmósfera marciana: ¿evidencia de vida?". Icarus . 172 (2): 537–547. Bibcode :2004Icar..172..537K. doi :10.1016/j.icarus.2004.07.004.
  24. ^ "Videos – Grupo de Dinámica Climática".