Modelado meteorológico mesoescalar de los entornos de misiones a marte

Resumen

Esta Tesis Doctoral se ha estructurado en torno a cuatro artículos sobre modelado meteorológico de la atmósfera de Marte. Los artículos siguen un orden lógico, de tal modo que las conclusiones de cada uno de ellos sirven como punto de partida del siguiente artículo En el primer artículo se realiza una introducción a las condiciones de la atmósfera marciana incluyendo una completa descripción de los modelos meteorológicos para Marte. El auge de la exploración marciana a partir de la década de los noventa, junto con la optimización de los modelos meteorológicos terrestres, ha propiciado el escenario ideal para la adaptación de estos modelos a la atmósfera de Marte. Su uso se ha convertido en una parte fundamental para la interpretación de los datos generados por las misiones al planeta rojo y para proporcionar las restricciones de sus condiciones ambientales necesarias para la planificación y operación de las misiones. Además son una herramienta fundamental para la evaluación de riesgos durante la etapa de entrada, descenso y aterrizaje de las misiones. Tradicionalmente los resultados del modelado mesoescalar de Marte no se podían validar directamente y se utilizaba para ello datos obtenidos de forma remota. Hoy somos capaces de contrastar las simulaciones meteorológicas con datos in-situ, como los que nos proporciona la estación medioambiental REMS a bordo del rover Curiosity de NASA. Al igual que pasa con todas las mediciones de estaciones aisladas, la interpretación meteorológica se ve obstaculizada por la falta de contexto en el que situar las observaciones. Este trabajo de comparación y validación se ha desarrollado en el segundo artículo, en el que los resultados del modelo MRAMS muestran una buena concordancia con las observaciones, lo que nos da la confianza para utilizar el modelo a la hora de investigar el entorno meteorológico de toda la región del cráter Gale. En el tercer artículo, los resultados de MRAMS se utilizan para interpretar los datos de REMS. La combinación modelo-observaciones muestra el entorno meteorológico más complejo registrado en Marte. Las circulaciones de diferentes escalas interactúan para producir el tiempo meteorológico observado. El verano se muestra como una estación anómala en donde el aire del interior y del exterior del cráter está bien mezclado debido a un fuerte flujo del norte y a ondas de montaña de gran amplitud. Se muestra que la circulación del cráter induce una capa límite oprimida. Por estos motivos y con el fin de comprender mejor las circulaciones atmosféricas de futuras misiones de Marte, será imprescindible seguir realizando predicciones meteorológicas. Todas las detecciones del metano marciano han sido controvertidas ya que evidencian una variabilidad del metano tanto temporal como espacial difícil de explicar con los conocimientos actuales. En ausencia de un mecanismo conocido que lo destruya rápidamente, la vida fotoquímica del metano es del orden de varios siglos, por lo que debería tener una distribución uniforme por todo el planeta, algo no observado. Los picos observados por el rover Curiosity y el rápido retorno al nivel de fondo es curioso. En el cuarto artículo, utilizamos MRAMS para estudiar la mezcla atmosférica de metano emitido en el modelo desde ubicaciones específicas usando gases trazadores, e investigar si la localización y el tipo de estas emisiones son consistentes con las medidas de SAM. Las simulaciones indican que debe haber una liberación continua para contrarrestar la rápida mezcla atmosférica, y que el momento de muestreo de SAM es importante, ya que la abundancia de metano varía un orden de magnitud durante un ciclo diario. Es difícil conciliar las detecciones de metano con la mezcla atmosférica pronosticada por MRAMS en las mismas épocas. Un posible escenario es una emisión continua cercana al rover con las restricciones adicionales de que tal emisión debe ser globalmente rara o debe haber un mecanismo desconocido de rápida destrucción de metano.