Modelo de circulación general de Marte

Modelo de circulación general de Marte

Modelo climático - deflación

Modelo de circulación general de Marte, NASA

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 genera esa circulación y cómo afecta al clima de Marte a largo plazo.

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 obtenidos a partir de 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 de computación distribuida como BOINC .

Un primer intento de 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 medias invernales. ^{[ 4 ]} Posteriormente, el Centro de Investigación Ames de la NASA comenzó a agregar más datos para mejorar el modelo y obtener una mayor comprensión del clima y el tiempo marcianos. Los modelos de simulación climática de Marte se remontan a las misiones Viking a Marte . La mayoría de estos modelos fueron escritos por investigadores individuales y nunca se reutilizaron ni se publicaron como código abierto. En la década de 1990, surgió la necesidad de una base de código unificada para los modelos, debido al impacto general de internet en la modelización e investigación climática. Este modelo actual de simulación climática de Marte tiene sus orígenes en la era de internet. En 2007, Jeff Hollingsworth asumió el liderazgo del grupo GCM de Marte de Ames. Con la ayuda de la sede central de la NASA, se creó un Centro de Modelización Climática de Marte (MCMC) para brindar más servicios a la comunidad. Desde 2019, Melinda Kahre lidera el liderazgo de 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 núcleo dinámico de latitud-longitud anterior (Legacy Mars GCM). Se han realizado otras mejoras para permitir el acceso público a modelos antiguos y nuevos de la circulación general de Marte. MCMC ha presentado recientemente una canalización 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 simplificar 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 para contribuir con datos de misiones a 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 activos de dióxido de carbono, presión, polvo y agua. Estos elementos combinados proporcionan información sobre la química atmosférica del planeta. ^{[ 3 ]} 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 pendientes 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, ^{[ 7 ]} interpretando las ondas termosféricas marcianas, ^{[ 8 ]} los efectos de cualquier cambio orbital en el sistema circulatorio y climático del planeta, ^{[ 9 ]} y mucho más. En 2016 se lanzó el Orbitador de Gases Traza ExoMars con la esperanza de buscar evidencia de metano y otros elementos traza que podrían ser una señal de procesos biológicos y/o geológicos. ^{[ 10 ]} 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 ]} Otros instrumentos de naves espaciales se han comparado con el modelo de circulación, como los resultados de hielo de agua y polvo del espectrógrafo ultravioleta de imágenes (IUVS) de Maven . ^{[ 1 ]} Con la continua incorporación de nuevas naves espaciales enviadas a Marte, los datos se actualizan rápidamente, lo que hace que el modelo marciano sea muy avanzado. ^{[ 3 ]}

Metano en Marte

Se desconoce el origen del metano en Marte; su detección se muestra aquí.

El rover Curiosity detectó una variación estacional cíclica en el metano atmosférico.

La atmósfera marciana contiene 10 nmol/ mol de metano (CH₄ ₎ . ^{[ 11 ]} En 2014, la NASA informó que el rover Curiosity detectó un aumento de diez veces ('pico') de metano en la atmósfera que lo rodeaba a finales 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. ^{[ 12 ]} Antes y después de eso, las lecturas promediaron alrededor de una décima parte de ese nivel. ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 12 ]} El 7  de junio de 2018, la NASA anunció una variación estacional cíclica en el nivel de fondo de metano atmosférico. ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

Los principales candidatos para el origen del metano de Marte incluyen procesos no biológicos como reacciones agua -roca, radiólisis del agua y 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 _. [ ^{18 ] 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. ^{[ 19 ]}

Los microorganismos vivos , como los metanógenos , son otra posible fuente, pero no se ha encontrado evidencia de la presencia de tales organismos en Marte. ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]}

Existen modelos de simulación climática global que se han escrito para Júpiter , Saturno , Neptuno y Venus . ^{[ 23 ]}

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