20 años de imágenes de Mars Express ayudaron a construir este mosaico del planeta rojo

El orbitador Mars Express, la primera misión interplanetaria de la Agencia Espacial Europea (ESA), entró en órbita alrededor de Marte el 2 de junio de 2003. Desde entonces, la sonda ha cartografiado la superficie marciana utilizando su cámara estéreo de alta resolución (HRSC), un instrumento construido por el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) con socios comerciales. En honor al vigésimo aniversario de la misión, el viernes pasado (2 de junio) se llevó a cabo una celebración en el Centro Europeo de Operaciones Espaciales (ESOC) de la ESA en Darmstadt, Alemania.

Durante las festividades, se transmitió en vivo una serie de imágenes de mosaico de colores globales desde el orbitador Mars Express a la Tierra. El mosaico es el resultado de una campaña a gran altitud realizada por el equipo científico de HRSC y un procesamiento de imágenes de última generación. El resultado es un mosaico incomparable en detalle, resolución espacial y diversidad de color que proporciona una valiosa visión del entorno marciano. Esto incluye revelar la composición de la superficie, demostrar cómo una vez fluyó el agua allí en el pasado y los fenómenos meteorológicos modernos.

Durante casi veinte años, el HRSC cartografió cerca de toda la superficie de Marte en color y en tres dimensiones con una resolución sin precedentes. Esto es posible gracias a los cuatro canales de color de la cámara (rojo, verde, azul e infrarrojo) y los cinco canales nadir pancromático, estéreo y fotométrico. La cámara, operada por el Instituto DLR de Investigación Planetaria, originalmente iba a durar solo un año marciano (alrededor de 687 días terrestres). Pero el éxito de la misión llevó a la ESA a extender la misión repetidamente, la más reciente hasta finales de 2026.

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Las imágenes de gran altitud fueron planificadas y adquiridas por el equipo de HRSC en el Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), el Centro Aeroespacial Alemán, en Berlín. El desarrollo del modelo de color y el procesamiento del mosaico fueron realizados por el Dr. Greg Michael, astrofísico y radioastrónomo de la Freie Universität Berlin y coinvestigador del HRSC. Próximamente se publicará un artículo científico del equipo de HRSC, junto con el conjunto de datos georreferenciados proporcionado a través de la instalación de almacenamiento para invitados de la ESA.

Desde que se puso en marcha en enero de 2004, el HRSC ha fotografiado casi todo el planeta con resoluciones de 50 a 20 m (164 a 65,6 pies) por píxel. Normalmente, la misión fotografiaría Marte desde una altitud de unos 300 km (186 millas) cuando la nave espacial está más cerca en su órbita del planeta. Sin embargo, para el mosaico, se utilizaron 90 imágenes individuales tomadas desde altitudes de 4000 a 10 000 km (2485,5 a 6215 mi), cubriendo un área de aproximadamente 2500 km (1550 mi) de diámetro y con una resolución espacial de 2 km (1,2 mi) por píxel. Muchas áreas del mosaico aparecen con la resolución más alta posible del instrumento de 12,5 m por píxel.

Otra característica impresionante es el nivel de color capturado en las imágenes. Por lo general, es muy difícil tomar fotografías de Marte que capturen con precisión el color de su superficie debido a la transparencia siempre cambiante de su atmósfera. Esto es causado por los diversos grados de polvo en la atmósfera, lo que hace que la luz se disperse y se refleje, lo que provoca cambios de color entre las imágenes. Para suprimir este efecto, las agencias espaciales a menudo emplean un procesamiento de imágenes que hace que las variaciones de color disminuyan en distancias mayores.

Esta vez, se utilizó una nueva campaña de observación a gran altitud para construir un modelo de color global, que el equipo de HRSC utilizó para referenciar el color de cada imagen en el mosaico. Esto permitió variaciones de color de largo alcance y dio como resultado una imagen de Marte con un nivel de diversidad de color nunca antes visto. Las variaciones de color también revelan información sobre su composición, que incluye la alta cantidad de hierro oxidado en su regolito superficial. Esto es lo que le valió a Marte el apodo de "Planeta Rojo", pero las observaciones también han demostrado que tiene áreas oscuras que parecen azules, grises y negras.

Estas regiones corresponden a arenas volcánicas que han formado grandes capas de arena oscura que los astrónomos han observado durante siglos. Estas arenas fueron acumuladas principalmente por el viento para formar campos de dunas barchan, que consisten en minerales basálticos no meteorizados (similares a las arenas volcánicas y las dunas arrastradas por el viento que se encuentran en la Tierra). También hay parches de arenas volcánicas más ligeras que fueron erosionadas con el tiempo por el agua, que una vez fluyó en la superficie de Marte (hace aproximadamente 3 a 2 mil millones de años). Esto ha sido estudiado por los rovers Curiosity y Perseverance en forma de depósitos de arcilla en los cráteres Gale y Jezero (respectivamente).

Las arcillas y los minerales de sulfato, los dos minerales más comunes que se encuentran en Marte, son relativamente fáciles de detectar en imágenes compuestas en color porque son particularmente brillantes. Por ejemplo, se pueden ver grandes depósitos de sulfato de calcio (yeso) y sulfato de magnesio (kieserita) dentro del sistema de cañones Valles Marineris a lo largo del ecuador (ver más abajo). Estos minerales están cubiertos por una fina capa de arena más oscura pero son visibles gracias a las variaciones de color reveladas por el HRSC. Las arcillas y los sulfatos en la superficie son una de las muchas líneas de evidencia que atestiguan el pasado acuoso del planeta.

Las profundidades de Valles Marineris están superpuestas con fenómenos atmosféricos, como las tenues nubes indicadas por la mancha blanca brillante en el lado inferior izquierdo. También está la capa de niebla brumosa dentro de Valles Marineris, que normalmente se forma dentro del cañón durante ciertas horas del día y del año. Se han observado capas de niebla similares en depresiones y otras áreas bajas, como Argyre y Hellas Basin en Southern Highlands, y en áreas con cráteres en Northern Lowlands (como Isidis y Utopia Basin).

El éxito del HRSC fue un factor importante en la decisión de prolongar la misión Mars Express, que ha permanecido en funcionamiento alrededor de Marte durante 19 años, cinco meses y 12 días (a partir de la publicación de este artículo). A partir del 19 de octubre de 2023, la misión habrá completado 25 000 órbitas elípticas de Marte, lo que la convierte en la segunda nave espacial más larga continuamente activa, detrás de la Mars Odyssey de 2001 de la NASA, que también sigue activa alrededor del Planeta Rojo.

Lectura adicional: DLR