Ciencia.-Señales de radio miden partes insondeables de la atmósfera marciana

Tecnología reprogramada a bordo de las naves Trace Gas Orbiter y Mars Express de la ESA han permitido medir partes de la atmósfera marciana que antes eran imposibles de sondear.

Esto incluye áreas que pueden bloquear las señales de radio si no se tienen en cuenta adecuadamente, algo crucial para futuras misiones de habitabilidad en Marte. Los resultados de las primeras 83 mediciones se publican en la revista Radio Science.

Trace Gas Orbiter (TGO) y Mars Express (MEX) mantienen un enlace de radio, de modo que cuando una pasa detrás del planeta, las ondas de radio atraviesan las capas más profundas de la atmósfera marciana.

Los cambios en la refractividad de la atmósfera (cómo dobla las ondas de radio) causan cambios minúsculos pero detectables en las frecuencias de radio que recibe la nave espacial. Al analizar este cambio, los científicos pueden determinar la densidad de la atmósfera inferior y la densidad de electrones en la ionosfera (una capa superior cargada de la atmósfera). La técnica se llama ocultación mutua por radio.

El autor principal del estudio, Jacob Parrott, estudiante del Departamento de Física de Imperial College de Londres, dijo en un comunicado: «Los sistemas de MEX y TGO no fueron diseñados inicialmente para hacer esto; las antenas de radio que usamos fueron hechas para la comunicación entre orbitadores y exploradores en la superficie del planeta. Tuvimos que reprogramarlas durante el vuelo para llevar a cabo esta nueva ciencia.

«Es probable que esta técnica innovadora sea un cambio de juego para futuras misiones, demostrando que la ocultación de radio mutua entre dos naves espaciales en órbita es una forma económica de extraer más valor científico de los equipos existentes».

Anteriormente, la ocultación de radio se realizaba utilizando el enlace de radio desde un orbitador de Marte a grandes estaciones terrestres en la Tierra. La señal de radio del orbitador se monitoreaba cuando la nave espacial se «establecía» (se ocultaba) detrás de Marte, lo que significa que la señal pasaba a través de las capas de la atmósfera del planeta.

El uso de dos naves en órbita para tomar esta medición ya es una forma común de investigar la atmósfera de la Tierra: miles de tales mediciones ocurren entre satélites de navegación globales, donde los datos que proporcionan se utilizan para el monitoreo atmosférico y la predicción del clima.

Sin embargo, este método sólo se había utilizado en Marte tres veces antes; por la NASA en 2007 como demostración de hardware. El nuevo uso por parte de las dos naves espaciales de la ESA marca la primera vez que esta técnica se ha aplicado de forma rutinaria a otro planeta.

Ahora que se ha demostrado su viabilidad, los científicos e ingenieros que están detrás del trabajo están estudiando cómo ampliar el uso de esta técnica en futuras misiones a Marte.

El coautor del estudio, el Dr. Colin Wilson, científico del proyecto para el ExoMars Trace Gas Orbiter y Mars Express en la ESA, dijo: «La ESA ha demostrado ahora la viabilidad de esta técnica, que podría ser transformadora para la ciencia de Marte en el futuro.

«Actualmente hay siete naves espaciales orbitando Marte; a medida que aumenta el número de naves espaciales, como lo hará en las próximas décadas, el número de oportunidades de ocultación de radio aumenta rápidamente. Por lo tanto, esta técnica será una herramienta cada vez más importante para estudiar Marte».

La ocultación entre naves espaciales permite tomar más mediciones y permite explorar nuevas regiones de la atmósfera.

Debido a que las mediciones de ocultación por radio convencionales en Marte implican un enlace de radio con una estación terrestre en la Tierra, la ubicación de la medición es fija en relación con el lento movimiento de la Tierra. Esto dificulta capturar los cambios globales en Marte, ya que los investigadores a menudo miran los mismos puntos.

Además, este método solo puede tomar muestras cerca del atardecer y el amanecer debido a la proximidad de la Tierra al sol, lo que limita nuestra visión de la atmósfera de Marte.

Además, la ocultación por radio tradicional sufre de «temporadas de ocultación», donde las mediciones solo son posibles durante unos pocos meses al año debido a la órbita de la nave espacial. Por ejemplo, Mars Express solo pudo realizar la ocultación por radio durante dos meses en 2022.

La ocultación por radio mutua supera estos problemas, lo que permite a los investigadores por primera vez explorar toda la profundidad de Marte. La ionosfera de Marte alrededor del mediodía y la medianoche.