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¿Hay alguna forma de proporcionar un campo magnético a Marte?

Representación de un artista de una tormenta solar que golpea Marte y la atmósfera superior del planeta. Crédito: NASA / GSFC, fuente.

¿Hay alguna forma de proporcionar un campo magnético a Marte? ¿Sería necesario mantener una atmósfera en Marte (si la atmósfera en Marte pudiera condensarse de alguna manera)? Sería una lástima que el calentamiento global se acumulara en Marte como la Tierra para liberar dióxido de carbono en su atmósfera, solo para que el sol expulsara esta atmósfera. ¿O la gravedad de Marte podrá retenerlo?

¡Qué gran pero emocionante pregunta! Primero, permítanme darles información básica sobre los campos magnéticos de planetas y atmósferas, y luego haré una conjetura fundamentada de que podemos darle a Marte un campo magnético y si hará algo.

Entonces, campos magnéticos planetarios: ¿qué los crea y qué hacen? La magnetosfera (campo magnético) de la Tierra es creada por una dínamo dentro del planeta. La teoría de la dínamo es muy compleja, pero simplemente la rotación de la Tierra produce corrientes giratorias en el núcleo exterior fundido que actúan como un electroimán gigante. El campo magnético de la Tierra es muy especial. Estas corrientes no pueden formarse en Venus, porque no giran lo suficientemente rápido, o Mercurio y Marte, porque sus núcleos están muy fríos. Los campos magnéticos actúan como una primera línea de defensa contra el viento solar. Las partículas cargadas en el viento solar se desvían alrededor del campo magnético de la Tierra, mientras que una pequeña porción se dirige hacia los polos. Es por eso que se pueden ver auroras cerca de los polos norte y sur.

Simulación por computadora del campo magnético terrestre. Crédito: Dr. Gary A. Glatzmair, fuente.

Hay algunos mecanismos que controlan la pérdida de atmósfera de un planeta. El primero es el escape térmico. Las moléculas de gas se mueven con velocidades determinadas por la temperatura del gas y la masa de la molécula. Si la molécula en la atmósfera superior se moviera lo suficientemente rápido (más rápido que la velocidad de escape), escaparía de la gravedad de la Tierra y se perdería en el espacio. El clima cálido y ligero de los planetas pequeños escapa fácilmente. Es por esto que la atmósfera del sistema solar interior (menos masiva y más cálida) está compuesta de partículas pesadas como dióxido de carbono y nitrógeno, mientras que los gigantes gaseosos (planetas masivos) en el sistema solar exterior (donde hace frío) pueden retener elementos ligeros. como hidrógeno y helio. Hay un simulador realmente genial que te permite jugar con este proceso aquí..

Otro mecanismo importante de pérdida atmosférica es la separación del viento solar. Sin un campo magnético, el viento solar puede destruir la atmósfera al igual que un río erosiona sus orillas. El hecho de que un planeta no tenga un campo magnético no significa que el viento solar destruirá su atmósfera. Venus no tiene un campo magnético (e incluso experimenta vientos solares más fuertes porque está más cerca del sol) y, sin embargo, su atmósfera es muy densa. Venus puede conservar su atmósfera aireada porque es densa y está estrechamente relacionada con el planeta. La gravedad de Marte es demasiado débil para apretar su atmósfera de esta manera, lo que hace que su atmósfera sea demasiado delgada para evitar esta erosión. Volviendo a nuestra analogía del río, esto es análogo a cómo las rocas se erosionan mucho más lentamente que un montón de arena. Para un buen resumen de los diferentes mecanismos de escape atmosférico, algunos de los cuales hablé pero no de otros, Ver este artículo de Wikipedia.

Antes de especular sobre la creación de un campo magnético alrededor de Marte, déjeme decir que Marte tiene un campo magnético muy débil (~ 40 veces más débil que la Tierra) pero solo en el hemisferio sur. Esto probablemente se deba a las rocas que se formaron cuando Marte era muy joven y todavía tiene un campo magnético. Cuando el núcleo planetario se enfrió, el campo magnético desapareció pero dejó una huella en estas antiguas rocas. Este campo es demasiado débil e irregular para proteger al planeta del viento solar. Para obtener más información sobre esto, puede Mira este enlace.

La velocidad de escape de los planetas del sistema solar frente a sus temperaturas superficiales. Crédito: Cmglee, Fuente, Licencia: CC BY-SA 3.0.

Entonces, ¿cómo saltamos para iniciar el campo magnético de Marte? Primero tenemos que licuar de alguna manera el núcleo exterior del planeta. Por tanto, la propia rotación del planeta creará una dínamo y generará un campo magnético como el de la Tierra. Esto podría hacerse con una bomba nuclear extremadamente grande colocada cerca del núcleo del planeta. La bomba debería liberar suficiente energía para licuar el núcleo, ¡eso es mucha energía! Esto es similar a la premisa de la película. «Núcleo». En esta película, intentaban hacer girar el núcleo fundido de la Tierra para reiniciar la dínamo, ya que primero tenemos que fundir el núcleo marciano. Otra idea interesante es hacer correr una corriente eléctrica por todo el planeta. La resistencia del núcleo puede hacer que se caliente, de forma similar a como se calentaría un cable cuando se cortocircuita un circuito a una batería. Nuevamente, esto requerirá mucha energía, pero de esta manera se conectará a la electricidad que puede usar energía solar o alguna otra fuente de energía.

Supongamos que de alguna manera estamos recuperando Marte para vivienda. Podemos calentarlo y darle una atmósfera similar a la de la Tierra y un campo magnético para protegerlo del viento solar, pero ¿permanecerá la atmósfera a su alrededor? Mi intuición me dice, lamentablemente, que no. Incluso con un campo magnético, Marte no es lo suficientemente masivo (1/10 de la masa y ~ 0,4 de la gravedad de la Tierra) para mantener una atmósfera similar a la de la Tierra a temperaturas similares a la de la Tierra.

Puedes ver eso Esta gráfica para temperatura atmosférica versus velocidad de escape, Reproducido también a la derecha. Los puntos representan los planetas (o lunas) de nuestro sistema solar y las líneas muestran la temperatura y la velocidad a la que se emitirán los diferentes gases. Cualquier planeta debajo de una línea en esta gráfica no puede retener este gas en particular. Si quisiéramos calentar Marte a una temperatura como la de la Tierra para que pudiera existir agua líquida en la superficie, moveríamos el punto en el gráfico horizontalmente para que estuviera bajo tierra. A esta temperatura, Marte no puede contener agua en su atmósfera y el nitrógeno y el oxígeno estarán muy cerca del máximo. Si no nos importara que la atmósfera fuera como la de la Tierra, el campo magnético definitivamente ayudaría a proteger la atmósfera más cálida de dióxido de carbono del viento solar, pero esa sería una atmósfera completamente diferente a la atmósfera de la Tierra.

Perdón por la larga respuesta, pero espero que no solo haya recibido una respuesta a su pregunta, sino que haya aprendido algo en el camino. Me gustaría dejarles una última cosa, por si aún no lo han visto en las noticias. Científicos con Misión de muffin (Atmósfera de Marte y Evolución fluctuante) Acabo de publicar cuatro artículos de investigación que detallan cómo la atmósfera marciana ha sido erosionada por el viento solar (la foto de arriba fue tomada del comunicado de prensa adjunto). Puede encontrar un buen resumen aquí. Que también contiene enlaces a artículos de investigación completos si se siente aventurero.

Agente tóxico
Utah Austin

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