Orbitador de gases traza

La naturaleza de la fuente de metano requiere mediciones de un conjunto de gases traza para caracterizar los posibles procesos bioquímicos y geoquímicos en acción. El orbitador tiene una sensibilidad muy alta a (al menos) las siguientes moléculas y sus _isótopos : agua ( H₂O ) , hidroperoxilo ( HO₂ ) , _{dióxido de} nitrógeno ( NO₂ ) , _óxido nitroso ( N₂O ) , metano ( _CH₄ ) , acetileno ( C₂H₂ ) , etileno ( _C₂H₄ ) , _{etano (} C₂H₆ ), formaldehído ( H₂CO ), cianuro _de hidrógeno ( HCN ), sulfuro de hidrógeno ( _H₂S ) , sulfuro de carbonilo ( _OCS ) , dióxido _de azufre ₍ SO₂ ₎ , cloruro de hidrógeno ( HCl ) , monóxido de _carbono ( CO ) y ozono ( O₃ ) . Las sensibilidades de detección se encuentran en niveles de 100 partes por billón, mejoradas a 10 partes por billón o más mediante el promedio de espectros que podrían tomarse a varios espectros por segundo. ^{[ 23 ]}

• Variabilidad espacial y temporal: cobertura de latitud y longitud varias veces en un año marciano para determinar las fuentes regionales y las variaciones estacionales (se informa que son grandes, pero aún son controvertidas con la comprensión actual de la fotoquímica en fase gaseosa de Marte).
• Correlación de las observaciones de concentración con parámetros ambientales de temperatura, polvo y aerosoles de hielo (sitios potenciales para química heterogénea) ^{[ 4 ]}

• El mapeo de múltiples trazadores (por ejemplo, aerosoles , vapor de agua , CO , CH₄ ) con diferentes tiempos de vida fotoquímicos y correlaciones ayuda a restringir las simulaciones de modelos y señala las regiones de origen/destino _.
• Para lograr la resolución espacial necesaria para localizar las fuentes, podría ser necesario rastrear moléculas en concentraciones de partes por mil millones.

El ExoMars Trace Gas Orbiter nació de la confluencia del programa Aurora de la ESA, el buque insignia ExoMars , y los conceptos del Mars Science Orbiter (MSO) de la NASA de 2013 y 2016. ^{[ 35 ] [ 36 ]} Se convirtió en una propuesta de colaboración flexible dentro de la NASA y la ESA para enviar un nuevo orbitador-portador a Marte en 2016 como parte de la misión ExoMars liderada por Europa. ^{[ 9 ]} Por parte de ExoMars, la ESA autorizó alrededor de quinientos millones de euros en 2005 para un rover y una miniestación; finalmente, esto evolucionó a ser entregado por un orbitador en lugar de una etapa de crucero. ^{[ 37 ]}

El Mars Science Orbiter (MSO) de la NASA fue concebido originalmente en 2008 como un proyecto exclusivo de la NASA con el objetivo de lanzarlo a finales de 2013. ^{[ 35 ] [ 36 ]} Los funcionarios de la NASA y la ESA acordaron aunar recursos y experiencia técnica y colaborar para lanzar un solo orbitador. ^{[ 38 ]} El acuerdo, llamado Mars Exploration Joint Initiative , se firmó en julio de 2009 y propuso utilizar un cohete lanzador Atlas en lugar de un cohete Soyuz , lo que alteró significativamente el entorno técnico y financiero de la misión europea ExoMars.

Dado que el rover estaba originalmente planeado para ser lanzado junto con el TGO, un posible acuerdo requeriría que el rover perdiera suficiente peso para caber a bordo del vehículo de lanzamiento Atlas con el orbitador de la NASA. ^{[ 39 ]} En lugar de reducir la masa del rover, esta casi se duplicó cuando la misión se combinó con otros proyectos en un programa de múltiples naves espaciales dividido en dos lanzamientos del Atlas V : ^{[ 38 ] [ 40 ]} el Orbitador de Gases Traza ExoMars (TGO) se fusionó con el proyecto, transportando un módulo de aterrizaje meteorológico planeado para su lanzamiento en 2016. El orbitador europeo transportaría varios instrumentos originalmente destinados al MSO de la NASA, por lo que la NASA redujo los objetivos y se centró en instrumentos de detección de gases traza atmosféricos para su incorporación en el Orbitador de Gases Traza ExoMars de la ESA. ^{[ 4 ] [ 9 ] [ 36 ]}

Según el presupuesto del año fiscal 2013 que el presidente Barack Obama publicó el 13 de febrero de 2012, la NASA canceló su participación en ExoMars debido a recortes presupuestarios para pagar los sobrecostos del Telescopio Espacial James Webb . ^{[ 41 ]} Con la cancelación de la financiación de la NASA para este proyecto, la mayoría de los planes de ExoMars tuvieron que ser reestructurados. ^{[ 42 ]}

El 15 de marzo de 2012, el consejo rector de la ESA anunció que seguiría adelante con su programa ExoMars en colaboración con la agencia espacial rusa Roscosmos , que planeaba aportar dos vehículos de lanzamiento pesados ​​Proton y un sistema adicional de entrada, descenso y aterrizaje para la misión del rover de 2020. ^{[ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]}

Según la propuesta de colaboración con Roscosmos, la misión ExoMars se dividió en dos partes: la misión orbital/de aterrizaje en marzo de 2016, que incluye el TGO y un módulo de aterrizaje estacionario de 2,4 m (7 pies 10 pulgadas) de diámetro construido por la ESA llamado Schiaparelli , ^{[ 48 ]} y la misión del rover Rosalind Franklin en 2020. ^{[ 49 ]} Se esperaba que ambas misiones utilizaran un cohete Proton-M . La misión del rover Rosalind Franklin se pospuso posteriormente ^{[ 50 ]} y en 2022, tras la invasión rusa de Ucrania , la ESA puso fin a su cooperación en el proyecto con Rusia. ^{[ 51 ]}   

El Orbitador de Gases Traza y el módulo de descenso Schiaparelli completaron las pruebas y se integraron a un cohete Protón en el Cosmódromo de Baikonur en Kazajistán a mediados de enero de 2016. ^{[ 52 ]} El lanzamiento tuvo lugar a las 09:31 UTC del 14 de marzo de 2016. ^{[ 5 ]} Se realizaron cuatro encendidos del cohete en las siguientes 10 horas antes de que se liberaran el módulo de descenso y el orbitador. ^{[ 53 ]} Se recibió una señal de la nave espacial a las 21:29 UTC de ese día, confirmando que el lanzamiento fue exitoso y que la nave espacial funcionaba correctamente. ^{[ 54 ]}  

Poco después de la separación de las sondas, un telescopio terrestre brasileño registró pequeños objetos en las proximidades de la etapa propulsora superior Briz-M , lo que sugiere que la etapa Briz-M explotó a pocos kilómetros de distancia, sin dañar el orbitador ni el módulo de aterrizaje. ^{[ 55 ]} En una rueda de prensa en Moscú, el director de Roscosmos negó cualquier anomalía y puso a disposición todos los datos del lanzamiento para su análisis. ^{[ 56 ]}

El módulo de aterrizaje Schiaparelli se separó del orbitador TGO el 16 de octubre de 2016, ^{[ 57 ]} tres días antes de llegar a Marte, y entró en la atmósfera a 21 000 km/h (13 000 mph; 5,8 km/s) . ^{[ 58 ]} Schiaparelli transmitió unos 600 megabytes de telemetría durante su intento de aterrizaje, ^{[ 59 ] [ 60 ]} antes de impactar la superficie a 540 km/h (340 mph) . ^{[ 61 ]}     

El TGO fue inyectado en órbita marciana el 19 de octubre de 2016 y se sometió a 11 meses de aerofrenado (de marzo de 2017 a febrero de 2018), reduciendo su velocidad orbital en 3600 km/h (2200 mph) y su órbita de una inicial de 98 000 x 200 km (60 890 x 120 mi) a 1050 x 200 km (650 x 120 mi) . Encendidos adicionales de los propulsores hasta mediados de abril circularizaron la órbita de la nave espacial a 400 km (250 mi) , y las actividades científicas completas comenzaron el 21 de abril de 2018. ^{[ 62 ] [ 63 ]}        

La nave espacial tomó sus primeras fotos de la superficie de Marte el 15 de abril de 2018. ^{[ 64 ]} El primer año de operaciones científicas ^{[ 65 ]} produjo una gran cantidad de nuevos datos y descubrimientos científicos, que incluyen: nuevas observaciones de la composición y estructura atmosféricas, ^{[ 66 ] [ 67 ]} mejora de las nubes de hielo de agua durante una tormenta de polvo global, ^{[ 68 ]} nuevas mediciones de la estructura térmica y densidad atmosféricas, ^{[ 69 ]} estimaciones del lapso de tiempo del registro climático de la capa de hielo polar sur, ^{[ 70 ]} confirmación de que los procesos secos son responsables de las líneas de pendiente recurrentes en el cráter Hale, ^{[ 71 ]} identificación de una variedad de procesos activos relacionados con el hielo y no relacionados con el hielo que ocurren en la superficie en color, ^{[ 72 ]} y mapas de alta resolución de hidrógeno subsuperficial superficial, lo que aumenta las cantidades conocidas de hielo de agua enterrado probablemente cerca de la superficie. ^{[ 73 ]}

En abril de 2019, el equipo científico informó sus primeros resultados sobre el metano: TGO no había detectado metano en absoluto, a pesar de que sus datos eran más sensibles que las concentraciones de metano encontradas utilizando Curiosity , Mars Express y observaciones terrestres. ^{[ 74 ] [ 75 ]} A partir de 2021, todavía no se detectó metano y los científicos utilizaron las mediciones de TGO para establecer un nuevo límite superior en su posible concentración en la atmósfera de Marte (menos de 0,05 ppbv y probablemente menos de 0,02 ppbv). Además, no se detectaron columnas localizadas de metano. ^{[ 76 ]}

En 2020, los científicos informaron de la primera detección de luminiscencia verde de oxígeno en la atmósfera de Marte. Para ello, utilizaron el instrumento NOMAD del TGO apuntando al borde de Marte, de forma similar a las observaciones análogas de la luminiscencia atmosférica terrestre realizadas desde la ISS . ^{[ 77 ] [ 78 ]}

Desde 2020, TGO ha estado cooperando con Mars Express en experimentos de ocultación radioeléctrica mutua para medir las propiedades físicas de la atmósfera de Marte. La publicación de un estudio en 2024 en Radio Science marcó el primer uso rutinario de esta técnica en otro planeta ^{[ 79 ] [ 80 ]} y, en junio de 2025, se hizo público un conjunto completo de datos de estas observaciones. ^{[ 81 ] [ 82 ]}

En febrero de 2021, utilizando datos de los instrumentos ACS y NOMAD del TGO , los científicos informaron del descubrimiento de cloruro de hidrógeno (HCl) transitorio en la atmósfera marciana, la primera detección de un gas halógeno en Marte. La distribución de las observaciones apuntaba a una explicación no volcánica y los autores propusieron que el HCl se forma cuando el polvo salino es elevado a la atmósfera por el viento durante las tormentas de polvo y reacciona con el agua atmosférica para liberar cloro , que a su vez reacciona con moléculas que contienen hidrógeno. ^{[ 83 ] [ 84 ]}

En el mismo número de Science Advances , otro equipo que utilizó datos de NOMAD informó de una variabilidad drástica en la relación deuterio /hidrógeno (D/H) del vapor de agua a lo largo de la altitud en todo el planeta. Estas observaciones son consistentes con la pérdida de grandes cantidades de agua con el tiempo. TGO también observó múltiples casos de pérdida acelerada de agua de la atmósfera, todos asociados con tormentas y cambios estacionales. ^{[ 85 ] [ 84 ]}

Los datos recopilados por el instrumento NOMAD en 2022 ayudaron a explicar el inusual agotamiento de carbono pesado ( ^13C ) en las rocas estudiadas por el rover Curiosity de la NASA , que se consideraban un posible biomarcador de vida pasada en Marte. ^{[ 86 ]} En cambio, utilizando las mediciones de TGO, los científicos propusieron un mecanismo abiótico, donde el CO2 _en la atmósfera interactúa con la luz solar y se descompone para formar CO2 empobrecido en carbono pesado. ^{[ 87 ]}

En agosto de 2023, TGO, junto con EMM y MRO, observaron una tormenta de polvo anómala fuera de temporada durante el verano boreal cerca del cráter Antoniadi, al noroeste de Syrtis Major . Las observaciones de los tres orbitadores mostraron que la tormenta provocó una intensa inyección de vapor de agua en la atmósfera, hasta 60-80 km de altitud, y un posterior aumento en la fuga de hidrógeno. Estos resultados, publicados en 2026, demuestran que las tormentas de polvo locales pueden causar eventos de pérdida masiva de agua en cualquier época del año, no solo durante el verano austral como se suponía anteriormente. ^{[ 88 ] [ 89 ]}

Durante las tormentas solares de mayo de 2024 , Mars Express y TGO realizaron experimentos de ocultación radioeléctrica y lograron medir la respuesta de la atmósfera marciana a la tormenta solar. Los dos orbitadores observaron un aumento drástico de electrones en dos capas distintas de la atmósfera, con un incremento del 45 % a 110 km sobre la superficie y un incremento del 278 % a 130 km. ^{[ 90 ] [ 91 ] [ 92 ]}

En 2024, los científicos publicaron un conjunto de datos global de posibles depósitos de cloruro en Marte, basado en observaciones en infrarrojo de color realizadas por la cámara CaSSIS del TGO. Identificaron 965 posibles depósitos de cloruro con diámetros entre 300 y 3000 m, que probablemente se formaron por evaporación de estanques poco profundos de agua o salmuera. ^{[ 93 ] [ 94 ]}

Un estudio a gran escala publicado en 2025 en Nature Communications, que utilizó imágenes globales de MRO y TGO, concluyó que las líneas recurrentes de pendiente se forman en todo Marte sin la presencia de agua líquida. Lo más probable es que se formen cuando capas de polvo fino se deslizan por pendientes pronunciadas tras ser provocadas por la caída de rocas, impactos de meteoroides o ráfagas de viento. ^{[ 95 ] [ 96 ]}

Las mediciones combinadas del Atmospheric Chemistry Suite del TGO y del Mars Climate Sounder del MRO revelaron una capa de ozono estacional en Marte, formada por las bajas temperaturas del vórtice polar norte . Este descubrimiento se presentó en septiembre de 2025 en una reunión conjunta del EPSC y el DPS . ^{[ 97 ] [ 98 ] [ 99 ]}

Utilizando observaciones de TGO, MRO y Mars Express , los científicos describieron capas repetidas con arcilla de espesor variable en todo Oxia Planum , el lugar de aterrizaje previsto para el rover Rosalind Franklin . Es probable que estas arcillas se originaran en otro lugar antes de ser transportadas a la cuenca de Oxia por ríos que fluyen desde las tierras altas al noroeste de la región. Esto significa que el lugar de aterrizaje de Rosalind Franklin podría representar un rango mucho más amplio de la historia climática antigua de Marte de lo que se creía anteriormente. Estos resultados también se presentaron en la reunión EPSC - DPS de 2025. ^{[ 100 ] [ 101 ] [ 102 ]}

El 19 de septiembre de 2025, los científicos publicaron las imágenes de mayor resolución jamás tomadas de la atmósfera sobre el limbo de Marte, revelando detalles sobre el borde brumoso de la atmósfera del planeta. Estas imágenes, comparadas con un postre milhojas debido a sus numerosas capas delgadas de hielo (por encima de los 40 km) y polvo (por debajo de los 40 km), fueron tomadas el 21 de enero de 2024 sobre Terra Cimmeria por la cámara estéreo CaSSIS de TGO y tienen una resolución espacial de 18 metros por píxel. La ESA anunció planes para realizar dichas observaciones una vez al mes durante las futuras operaciones de TGO. ^{[ 103 ] [ 104 ] [ 105 ]}

Entre el 1 y el 7 de octubre de 2025, el TGO observó el cometa interestelar 3I/ATLAS utilizando su instrumento CaSSIS. Durante su máximo acercamiento a Marte el 3  de octubre, el cometa se encontraba a 30 millones de km de distancia. ^{[ 106 ] [ 107 ]} Estas observaciones fueron utilizadas posteriormente por el Centro de Coordinación de Objetos Cercanos a la Tierra de la ESA para predecir la trayectoria del cometa, lo que resultó en un aumento de diez veces en la precisión. Esta fue la primera vez que se aceptaron datos astrométricos de una nave espacial en otro planeta en la base de datos del Centro de Planetas Menores . ^{[ 108 ] [ 109 ] [ 110 ]}

En octubre de 2025, los científicos publicaron un catálogo de 1039 remolinos de polvo marcianos observados por TGO y Mars Express durante las dos últimas décadas. Sus análisis muestran velocidades del viento cerca de la superficie de hasta 44 m/s, más rápidas que las jamás observadas por sondas de superficie. ^{[ 111 ] [ 112 ] [ 113 ]}

Un estudio publicado en Nature Communications en noviembre de 2025 asoció más de 2 millones de vetas oscuras en laderas observadas en Marte entre 2006 y 2024 por MRO con sus posibles causas y concluyó que la mayoría son causadas por cambios estacionales en el aporte de polvo y la tensión del viento. ^{[ 114 ]} Sin embargo, el estudio también identificó casos raros en los que la formación de las vetas fue causada por impactos de meteoroides . Uno de estos casos fue documentado por el instrumento CaSSIS de TGO a finales de 2023 en el borde de Apollinaris Mons . ^{[ 115 ] [ 116 ]} El estudio también concluyó que la mejor condición para la formación estacional de vetas oscuras se da poco después del amanecer y poco antes del atardecer, lo que explica la falta de observaciones directas de estos eventos hasta el momento. TGO es uno de los pocos orbitadores capaces de tomar imágenes del amanecer y el atardecer, y se están realizando intentos para capturar los eventos. ^{[ 114 ]}

Investigadores de la Universidad de Berna utilizaron observaciones del CaSSIS del TGO, así como del MRO, para cartografiar los canales de drenaje en un promontorio al sureste de Coprates Chasma, incluyendo tres "depósitos con frente de escarpa" interpretados como deltas fluviales . Esto les permitió determinar el nivel del mar del océano global en Marte entre el Hesperiano tardío y el Amazoniano temprano, correspondiente a un océano de al menos el tamaño del océano Ártico terrestre . ^{[ 117 ] [ 118 ] [ 119 ]} Los resultados se publicaron en la revista npj Space Exploration en enero de 2026. ^{[ 120 ]}