“Nuestro interés por Marte no parece enfriarse, sino todo lo contrario”

Ya son dos las estaciones meteorológicas con sello español presentes en Marte seguidas de cerca por Antonio Molina, investigador planetario del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA). La última, recién llegada al planeta rojo a bordo de la misión InSight de la NASA, es el instrumento TWINS. Los sensores de viento y temperaturas que lleva integrados serán fundamentales durante los dos años que va a durar este proyecto. Desde el Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, adonde se ha desplazado para analizar los primeros datos que envía el explorador, este “marciano de profesión”, como él mismo se denomina, nos habla con fascinación de las condiciones atmosféricas de Marte y nos revela algunas de las claves de InSight, destinada a entender mejor, no sólo la formación y evolución de Marte, sino también la de nuestro propio planeta. 

El pasado 26 de noviembre, la misión InSight de la NASA aterrizaba con éxito en Marte después de siete meses y cerca de 500 millones de kilómetros recorridos. Su objetivo durante los dos años que durará la misión será explorar el interior del planeta rojo. ¿Cómo viviste el aterrizaje?

Tuvimos la suerte de asistir a la retransmisión del aterrizaje desde las instalaciones de NASA/JPL, en California, junto con el resto de ingenieros y científicos asociados a los instrumentos. Muchos de ellos han pasado años trabajando duramente para hacer realidad esta misión. Antes de asegurar que el aterrizador se había posado en la superficie de Marte de forma segura, podía sentirse la tensión en la sala.

Hay que recordar que conseguir aterrizar en Marte es toda una hazaña, con menos de un 40% de misiones exitosas (la última en posarse con éxito fue precisamente Curiosity, hace más de seis años). Cualquier pequeño fallo en esa secuencia de entrada, descenso y aterrizaje (también llamado amartizaje) puede ser el último. Además, InSight se basa en el diseño de la Mars Polar Lander, una misión que no tuvo tanto éxito, y muchos de los allí presentes habían participado en ella. Otro aterrizador con un diseño similar, Phoenix, sí que lo consiguió. La sensación era de un 50% de posibilidades, aunque por supuesto esto no es estrictamente así, ya que hay muchos cambios entre las tres misiones. La realidad es que todo podía pasar y nuestras vidas podían cambiar dependiendo de lo que sucediera en esos pocos minutos de pánico. La propia entrada nos mantuvo en vilo hasta el último momento y el júbilo se apoderó de la sala cuando la telemetría confirmó que InSight lo había conseguido. En esa habitación no se trataba únicamente de maravillarse ante el logro de una proeza de la humanidad y la técnica, sino que había una implicación a nivel personal. Fue muy emocionante.

¿Qué tecnologías se emplearon para asegurar que el aterrizaje fuese un éxito?

Las medidas de seguridad fueron una combinación de las tecnologías que ya se habían probado con éxito en misiones anteriores de la NASA. Durante la entrada, unos cohetes se aseguraron de orientar el escudo térmico de forma que entrase con el ángulo adecuado. Así comenzaron los siete minutos de terror, un arriesgado proceso automático, ya que el tiempo de comunicación y, por tanto, de respuesta, es mucho mayor. Alcanzada una determinada velocidad, se desplegó el paracaídas, se eyectó el escudo térmico y se abrieron las tres patas amortiguadoras. Una vez que el radar detectó que se encontraba a una determinada altura, el paracaídas se separó y 12 retropropulsores se encargaron de conducir la nave a su destino, posándola a una velocidad segura. Aunque la señal definitiva que confirmó la llegada exitosa fue la primera imagen recibida por la cámara ICC, también los dos cubesats, los Mars Cube One (MarCO), alertaron de manera casi inmediata de la llegada. Se trataba de los primeros satélites de este tipo y de bajo coste en alcanzar otro planeta, y habían acompañado a corta distancia y de manera independiente a InSight en su largo viaje.

Comentaba que InSight se parecía mucho a Phoenix, pero también tiene diferencias significativas. InSight es más pesada (son 608 kilos frente a los 573 de la anterior misión) y su carga de instrumentos científicos también es mayor. El aterrizaje se ha producido además durante el otoño, época en que las tormentas de polvo son más frecuentes. Por ello, se ha equipado con un escudo térmico más grueso, el cual permitió evitar el impacto de las partículas de polvo en suspensión, implementando también mejoras en el sistema de paracaídas.

¿Qué estás haciendo ahora mismo en el JPL de la NASA?, ¿cuál es el cometido del equipo que os habéis desplazado?

Para estas primeras semanas, que son las más importantes para el instrumento TWINS, nos hemos desplazado un equipo de cuatro personas a las instalaciones estadounidenses. Dos son especialistas en interpretar los datos del sensor de viento, ya que requiere calibración y tratamiento antes de ofrecer información precisa. Otras dos personas venimos para encargarnos de operar el instrumento.

En una misión tan compleja como esta, lo más importante es la planificación y la comunicación. Hay expertos en cada elemento individual, pero la forma de trabajo requiere que todos estemos atentos y entendamos el proceso completo para detectar los posibles fallos e interpretar correctamente las señales recibidas. Es por ello por lo que, básicamente, nuestra función es comprobar que los datos de TWINS llegan de forma correcta, que todo está configurado como debe, y comunicarnos con el resto del equipo técnico y científico sobre el estado de los sensores y los datos recibidos.

Durante estos primeros días los turnos son especialmente duros. Comenzamos con horario de Marte para poder tener la capacidad de reacción más rápida posible. Tan pronto como se reciben los datos, nos ponemos en marcha para procesarlos y empezar a planificar las medidas de los próximos días o soles. Por supuesto, se planifica también a largo plazo, pero siempre ocurren cosas que obligan a hacer reajustes continuos en los planes. Además, cada día hay un desajuste de una media hora respecto a la Tierra, con lo que la jornada se va retrasando cada día más, hasta llegar a horas poco convencionales para el horario de Pasadena. Esta misión tiene menor complejidad de planeamiento (¿no será planificación?) que un vehículo, por lo que se ha decidido ajustar al horario terrestre lo antes posible. Aun así, en esta fase tan temprana de la misión, cada vez que recibimos datos nos reunimos para procesarlos y analizarlos, independientemente de la hora que sea.

¿En qué consiste TWINS, el instrumento desarrollado en el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) que está a bordo del explorador y qué va a aportar a InSight?

El diseño de TWINS tiene el legado de REMS, la estación ambiental que desarrolló y puso en marcha nuestro equipo en agosto de 2012, y que llevamos operando en Marte desde entonces. Precisamente, hace unos pocos soles, ha batido el récord de registro meteorológico en ese planeta. TWINS es, por tanto, una versión renovada de los sensores de viento y temperatura del aire, con mejoras en el rango térmico y la precisión. Además, es capaz de proporcionar un flujo continuo de datos.

Los sensores de TWINS forman parte del instrumento APSS (Auxiliary Payload Sensor Suite), que incluye también un sensor de presión (PSS, Pressure Subsystem), un magnetómetro (IFG, InSight Flux Gate) y el ordenador que los integra a todos ellos (PAE, Payload Auxiliary Electronics). Todos forman parte de los sensores, cuya función principal es ayudar al funcionamiento e interpretación de los datos del sismómetro SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure), el instrumento principal de la misión. Como ves, la ciencia atmosférica sigue siendo un objetivo fundamental en InSight.

¿En qué modo complementará a la información obtenida por el rover Curiosity?

La misión nos está ofreciendo datos de presión, temperatura del aire, velocidad y dirección del viento con mayor frecuencia y de manera más continua que cualquiera de las misiones anteriores, incluida REMS del rover Curiosity. Como REMS está funcionando simultáneamente a unos 600 kilómetros de distancia, podrán compararse y estudiar las variaciones en estos parámetros. Observar eventos meteorológicos desde dos puntos distintos también permitirá caracterizar mejor su duración, extensión y comportamiento general. Con esto podremos distinguir su escala, saber si tienen un alcance global, regional o local. También se podrán validar los modelos climáticos. En última instancia, servirá para que la comunidad científica pueda entender mejor la meteorología y el clima marcianos.

¿En general, qué conocimiento se espera que aporte la misión? ¿Cuál es su prioridad?

El objetivo principal de la misión es entender mejor el interior de Marte. Muchos lo comparan con el primer examen médico al planeta, el cual servirá, por un lado, para tomarle el pulso a través del sismómetro SEIS y, por otro, la temperatura, a través de la sonda HP³ (Heat Flow and Physical Properties Package). Además, se comprobarán sus reflejos a partir de los datos de RISE (Rotation and Interior Structure Experiment).

Estudiar los martemotos y los movimientos sísmicos producidos por los impactos meteóricos desde la superficie permitirá entender la estructura de las capas internas del planeta. La sonda perforará cinco metros, con sensores a diferentes profundidades. Los cambios de temperaturas producidos durante la perforación misma y el estudio de las perturbaciones que produzca a través de SEIS ayudarán a saber cómo es el material de la superficie. También se analizará cómo se produce el intercambio de energía entre el suelo y la superficie, lo que denominamos inercia térmica. Todo ello permitirá entender mejor el gradiente térmico, que, a su vez, está íntimamente relacionado con la actividad geológica del planeta en la actualidad. El pequeño bamboleo que se produce cuando el planeta gira sobre su propio eje, que se encuentra inclinado de forma similar a la propia Tierra, está relacionado por otro lado con el estado del núcleo.

Conocer cómo es el interior del planeta, hasta dónde llegan sus capas internas, y si el núcleo es más o menos sólido, servirá para entender mejor su formación y evolución. Pero no solo de Marte, sino del resto de planetas terrestres: Mercurio, Venus, la propia Tierra e, incluso, la Luna.

¿Qué esperáis los científicos encontrar en el interior de Marte?

No sabemos con certeza prácticamente nada del interior de Marte, como tampoco del resto de cuerpos del Sistema Solar. De hecho, lo que sabemos del interior de la propia Tierra es de manera indirecta, mediante modelos y medidas similares a las que va a tomar InSight. La misión, por lo tanto, va a ser capaz de ofrecer los primeros datos sísmicos de calidad (los aterrizadores de Viking de los 80 llevaban sismómetros, pero tomaron medidas desde su plataforma y no directamente desde el suelo, estando muy perturbadas por los vientos). También será la primera vez que se perfore en otro planeta, hasta cinco metros si todo va bien, y la combinación de ambos instrumentos puede aportar datos muy valiosos. Estas medidas permitirán confirmar o replantearse el conocimiento que tenemos de Marte y otros planetas y, por tanto, lo que sabemos sobre su formación y estado actual. Esto no es solo relevante desde el punto de vista de la formación estelar, sino que además podremos valorar mejor si existen reservas de agua líquida bajo la superficie y en qué condiciones. Son cuestiones altamente relacionadas con la habitabilidad y la astrobiología de Marte. Obviamente, también aportará datos interesantes para la posible exploración y explotación humana del planeta.

¿Cómo es el terreno de Elysium Planitia, la zona marciana en la que ya está trabajando el explorador?

A la hora de escoger el punto de amartizaje primaron los requisitos técnicos. Se buscó un lugar llano, libre de grandes rocas y accidentes geográficos bruscos, que además estuviera cerca del Ecuador, donde es más fácil apuntar y la presión atmosférica es mayor, permitiendo una mayor resistencia a la entrada de la nave. Las imágenes han mostrado ya que el terreno es poco consistente, con lo que será fácil de perforar, al menos en sus primeros centímetros, y muy llano. Un par de rocas ocupan la zona en la que se depositarán SEIS y HP3, pero parece que no serán un problema. La zona se encuentra también dentro de las regiones bajas del hemisferio norte marciano, unas superficies aparentemente más jóvenes que el resto del planeta y que pudieron estar cubiertas por agua en el pasado. Con suerte, los datos de InSight permitirán entender mejor esta zona.

¿A qué factores meteorológicos tendrá que enfrentarse?

Que Elysium Planitia sea una superficie tan llana también tiene implicaciones atmosféricas. Al ser una zona no influenciada por un gran monte o por los bordes de un cráter, como ocurre en Gale con Curiosity, está desprotegida y más expuesta a la circulación global. Se prevé que se alcancen regímenes de viento de hasta 40 kilómetros por hora, alcanzando ráfagas de hasta 120 kilómetros por hora. La zona además es propensa a los torbellinos de polvo, muy habituales en la superficie de Marte. Estos fenómenos son interesantes desde el punto de vista científico, pero además afectan al funcionamiento de InSight. Uno de los principales cometidos de TWINS es entender estos vientos para evitar que afecten al posicionamiento de SEIS y HP3 en superficie, así como diferenciar en su señal el efecto de los vientos del de las vibraciones sísmicas. Dada la menor presión atmosférica, los vientos tienen un efecto unas 10 veces mayor que su equivalente en la Tierra. Pero la menor gravedad también favorece el levantamiento de partículas. Los vientos pueden tanto depositar polvo como ayudar a eliminar el que se vaya acumulando en las placas solares, afectando enormemente a su eficiencia energética. Los primeros resultados han mostrado que, de hecho, InSight ha producido por día más que cualquier misión previa, incluida Curiosity, que funciona mediante una batería nuclear. El efecto de la radiación solar también está relacionado con los intensos ciclos diurnos de insolación, en los que se producen variaciones diarias de hasta 100 grados centígrados.

¿Cuál es la próxima fase de la misión?

Actualmente estamos inmersos en la fase de chequeo de los instrumentos y la caracterización del sitio de amartizaje. Como comentaba antes, esta parte es la más importante para TWINS. Para entender lo mejor posible el comportamiento y las características del entorno, los instrumentos de APSS y las cámaras ofrecerán información en tres dimensiones de los alrededores mediante fotogrametría; estaremos activos a pleno rendimiento para prepararnos para la siguiente fase: el despliegue de SEIS y HP3. Ambos instrumentos, así como el escudo protector para SEIS, tienen que colocarse en el lugar más adecuado en las inmediaciones del aterrizador, con la ayuda del brazo robótico. Esta maniobra tendrá lugar cuando se esperen menores vientos que puedan ponerla en peligro, y ahí TWINS tiene un papel fundamental. Una vez colocados, se comenzarán a realizar las medidas de sismología y la perforación de HP3. Ambos experimentos deben completarse en el plazo de dos años, y necesitan una gran cantidad de energía y ancho de banda, por lo que recibiremos los datos de nuestra estación con una frecuencia menor. Al final, la planificación se convierte en un equilibrio entre el volumen de los datos y la energía para poder sacar el mayor partido científico a las actividades que se realizan cada día.

A Marte lo han denominado “un fósil planetario”. Al carecer de la tectónica de placas de la Tierra, el planeta rojo lleva prácticamente inalterable más de 3.000 millones de años. ¿Qué se conoce sobre el pasado y presente de Marte?

Como decía antes, se conoce más bien poco. Se ha podido descifrar, principalmente mediante teledetección, que Marte fue un planeta mucho más activo y húmedo en el pasado por las huellas geológicas de procesos que aún hoy permanecen. Grandes canales producidos por agua e incluso lagos, rastros claros de antiguos glaciares, incluso los mayores volcanes del Sistema Solar, modelaron un paisaje que únicamente se ha visto alterado por impactos meteóricos durante estos últimos millones de años. Todo ello nos hace suponer que, en todo este tiempo, el planeta ha estado más bien tranquilo, con poca actividad hidrológica y geológica que lo altere. No se ha detectado ninguna erupción en las décadas que llevamos observando Marte con detenimiento.

Todo indica que en Marte no hubo tectónica de placas, ya que la dinamo interna no fue suficiente para promover la renovación de la corteza como la que se produce en la Tierra, pero ¿es esto estrictamente así?, ¿los planetas necesariamente alcanzan un ciclo como este bajo determinadas condiciones o es la Tierra un caso particular? Al igual que ocurre con la búsqueda de la propia vida, conocemos demasiado poco para poder establecer con certeza unos patrones que se apliquen a otros cuerpos, cuando solo conocemos en profundidad nuestro propio planeta. InSight aspira a descifrar una parte de este gran puzle.

¿Qué puede aportar Marte al conocimiento de nuestro planeta?

Marte guarda una instantánea de cómo fueron los procesos en los inicios del Sistema Solar hace miles de millones de años. A falta de una biosfera y una atmósfera tan activa, los registros han permanecido conservados y prácticamente sin alterar para que podamos leerlos y entender mejor los primeros años de la propia Tierra. Pero Marte es también más pequeño que nuestro planeta, y parece que se enfrió antes. Ha perdido, si lo tuvo alguna vez, su campo magnético global y su actividad interna, si aún tiene, no parece ser capaz de aflorar a la superficie. Algo que presumiblemente le acabará pasando a nuestro planeta en los próximos millones de años. Por tanto, el estudio de Marte nos proporciona una visión del pasado y del futuro de la Tierra, de su formación y su probable destino.

¿Habrá más misiones al planeta rojo?

Sin duda. El objetivo de que el hombre alcance Marte en las próximas décadas se mantiene en las agendas de muchas naciones, y antes de eso aún quedan muchos desafíos por cumplir. Previamente al lanzamiento de una misión tripulada de ida y vuelta, es necesario conseguir el retorno de muestras rocosas. Precisamente, la próxima misión de la NASA, denominada de momento Marte 2020, tiene como parte de sus objetivos seleccionar, caracterizar y almacenar un conjunto de muestras que en alguna misión futura se puedan traer de vuelta para su estudio en la Tierra. Nuestra estación, MEDA, ayudará a registrar las condiciones ambientales en que se realice ese muestreo. El año 2020 va a ser un año especialmente destacado en la exploración de Marte, ya que para entonces está también previsto que alcancen el planeta otras dos misiones. Una de ellas es la europea, en colaboración con la agencia espacial rusa, Roscosmos, denominada ExoMars, que tiene como objetivo fundamental detectar evidencias de vida presente o pasada. Ya alcanzó Marte en 2016 otra parte de esta misión, y aunque el orbitador TGO fue un completo éxito, el aterrizador Schiaparelli no corrió tan buena suerte. Un objetivo similar, aunque más general, tiene la misión china que se lanzará ese mismo año. El primer y ambicioso intento de la potencia asiática cuenta con un vehículo, un aterrizador y un orbitador ampliamente equipado. Nuestro interés por el planeta vecino no parece enfriarse, sino todo lo contrario. Y si todo marcha según lo planeado, en unas décadas se convertirá en el próximo destino de la humanidad.

Quién es Antonio Molina

Antonio Molina es un científico planetario del Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA) que trabaja como investigador de tres estaciones meteorológicas marcianas: REMS, a bordo de Curiosity, que sigue en activo tras batir el récord de medidas atmosféricas en Marte; TWINS, parte de InSight, una recién llegada que empieza a aportar sus primeros datos; y MEDA, en desarrollo para el próximo vehículo de la NASA previsto para el año 2020. Ambientólogo terrestre de educación, pero marciano de profesión, se especializa en el estudio remoto de las eras tempranas de Marte, cuando era un planeta más húmedo y activo. Para ello, además de haber colaborado con el equipo de la cámara HRSC de la agencia espacial alemana (DLR), ha trabajado estudiando analogías terrestres como el permafrost antártico, las dunas del Sáhara, los sistemas fluviales del río Tinto y las zonas hidrotermales de Islandia.

Alda Ólafsson