Erupciones solares podrían electrificar las lunas marcianas

Las erupciones solares de gran alcance podrían eléctricamente cargar áreas de la luna marciana Fobos a centenares de voltios, presentando un ambiente eléctrico complejo que podría afectar posiblemente la electrónica sensible llevada por los exploradores robóticos futuros, según un nuevo estudio de la NASA. El estudio también consideró las cargas eléctricas que podrían convertirse como astronautas transitan la superficie en misiones humanas potenciales a Fobos.

La luna marciana Fobos está directamente expuesta al Viento Solar, una corriente de partículas cargadas eléctricamente que constantemente sopla la superficie desde el Sol. Según una nueva simulación, la interacción del viento solar con Fobos crea un entorno eléctrico complejo que carga estáticamente el lado nocturno de la luna. Créditos: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA/laboratorio CI

Fobos ha sido considerado como una posible base inicial para la exploración humana de Marte porque su débil gravedad hace que sea más fácil aterrizar naves espaciales, astronautas y suministros. La idea sería que los astronautas controlaran a los robots en la superficie marciana desde las lunas de Marte, sin el considerable retraso en el tiempo que enfrentan los operadores terrestres. "Encontramos que los astronautas o los Rovers podrían acumular cargas eléctricas significativas al atravesar el lado de la noche de Fobos-el lado que mira Marte durante el día marciano," Dijo Guillermo Farrell del Centro de Vuelo Espacial de la NASA Goddard, Greenbelt, Maryland. "Aunque no esperamos que estas cargas sean lo suficientemente grandes como para herir a un astronauta, son potencialmente lo suficientemente grandes para afectar a equipos sensibles, por lo que necesitaríamos diseñar trajes y equipos que minimicen cualquier riesgo de carga".

La cámara fotográfica de alta resolución del experimento de la ciencia de la proyección de imagen (HiRISE) en la NASA Orbiter del reconocimiento de Marte tomó dos imágenes de la más grande de Marte ' de las dos lunas, Fobos, en el plazo de 10 minutos de uno a encendido 23 de marzo, 2008. Este es el primero.

Créditos: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

Marte tiene dos lunas pequeñas, Fobos y Deimos. Aunque este estudio se centró en la Fobos, se esperan condiciones similares en Deimos, ya que ambas lunas no tienen atmósfera y están directamente expuestas al Viento Solar – una corriente de gas eléctricamente conductor, llamada plasma, que está constantemente soplando en la superficie de el Sol en el espacio alrededor de un millón de millas por hora.

El Viento Solar es responsable de estos efectos de carga. Cuando el Viento Solar golpea el lado del día de Fobos, el plasma es absorbido por la superficie. Esto crea un vacío en el lado de la noche de Fobos que el flujo del plasma se obstruye de entrar directamente. Sin embargo, la composición del viento-hecha de dos tipos de partículas eléctricamente cargadas, a saber iones y electrones-afecta el flujo. Los electrones son más de mil veces más ligeros que los iones. "Los electrones actúan como aviones de combate – son capaces de girar rápidamente alrededor de un obstáculo-y los iones son como bombarderos grandes y pesados-que cambian de dirección lentamente", dijo Farrell. "Esto significa que los electrones ligeros empujan adelante de los iones pesados y el campo eléctrico resultante fuerza los iones en el vacío del plasma detrás de Fobos, según nuestros modelos."

El estudio demuestra que este vacío del plasma detrás de Fobos puede crear una situación donde los astronautas y los Rovers acumulan cargas eléctricas significativas. Por ejemplo, si los astronautas caminaran a través de la superficie del lado nocturno, la fricción podría transferir la carga del polvo y de la roca en la superficie a su trajes. Este polvo y la roca es un conductor muy pobre de la electricidad, así que la carga no puede fluir detrás fácilmente en la superficie--y la carga comienza a construir para arriba en el trajes. En el lado del día, el Viento Solar eléctricamente conductor y la radiación ultravioleta solar pueden quitar el exceso de carga en el juego. Pero, en el lado de la noche, las densidades del ion y del electrón en el vacío del plasma que se arrastra son tan bajas que no pueden compensar o ' disipar ' la acumulación de la carga. Los cálculos del equipo revelaron que esta carga estática puede alcanzar 10000 voltios en algunos materiales, como los trajes de teflón usados en las misiones lunares de Apolo. Si el astronauta entonces toca algo conductivo, como una pieza de equipo, esto podría liberar la carga, posiblemente similar a la descarga que se obtiene cuando se baraja a través de una alfombra y toque una manija de puerta metálica.

El equipo modeló el flujo del Viento Solar alrededor de Fobos y calculó la acumulación de la carga en el lado de la noche, así como en regiones obstruidas en sombra, como el cráter de Stickney, el cráter más grande en Fobos. "Encontramos que el exceso de carga se acumula en estas regiones durante todas las condiciones de Viento Solar, pero el efecto de carga fue especialmente severo en la estela de erupciones solares como las expulsiones de masa coronal, que son ráfagas densas y rápidas de Viento Solar", dijo Farrell.

Esta foto, capturada el 8 de enero de 2002 por el Observatorio Solar y Heliospheric, muestra una enorme erupción de material solar, llamada eyección de masa coronal, extendiéndose al espacio.

Créditos: esa/NASA/Soho

Este estudio fue un seguimiento de estudios anteriores que revelaron los efectos de carga del viento solar en cráteres sombreados en la Luna de la Tierra y Asteroides cercanos a la Tierra. Algunas condiciones en Fobos son diferentes que ésas en los estudios anteriores. Por ejemplo, Fobos se sumerge en el plasma que fluye detrás de Marte porque orbita Marte mucho más cerca que la Luna orbita la Tierra. El flujo de plasma detrás de la órbita de Marte también fue modelado.

La investigación fue financiada por la respuesta dinámica de Goddard del ambiente en asteroides, Luna, y lunas del centro de Marte (DREAM2), así como el Instituto Virtual de Investigación de la Exploración del Sistema Solar (SSERVI), basado y administrado en el centro de investigación de Ames de la NASA en Moffett Field, California.

SSERVI es un Instituto virtual que, junto con alianzas internacionales, reúne a investigadores de ciencia y exploración en un entorno virtual colaborativo. SSERVI es financiado por la dirección de la misión científica y la dirección de exploración y operaciones humanas en la sede de la NASA en Washington.

Bill Steigerwald / Nancy Jones
NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland

Last Updated: Oct. 18, 2017

Editor: Bill Steigerwald

Traducción: El Quelonio Volador