¿Por qué la puesta de sol en Marte es azul y la Tierra roja?
Desde pinturas hasta poesía y hermosas fotografías, los colores rojo, naranja y rosa que cubren el cielo al atardecer despiertan una chispa de introspección y arte en todos nosotros.
Pero si viajas en el cohete de Musk a Marte y decides ver el atardecer en el planeta rojo, ¡te llevarás una sorpresa!
A diferencia de la Tierra, las puestas de sol en Marte no están decoradas en rojo intenso.
Esta impresionante fotografía de una puesta de sol marciana fue tomada por el rover Spirit de la NASA en 2005.
La imagen muestra un sol blanco azulado rodeado por un halo azul, que es muy diferente al aspecto de una puesta de sol en la Tierra.
Existe una relación fascinante entre la Tierra y el cielo marciano.
El cielo de nuestro planeta azul pálido es predominantemente azul y se vuelve rojo anaranjado al amanecer y al anochecer.
Casualmente, el planeta rojo Marte también tiene un cielo despejado de color marrón anaranjado que cambia suavemente a una paleta azul al atardecer.
El mismo sol brilla en ambos planetas. ¿Por qué sus colores son tan diferentes?
Marte está mucho más lejos del sol que la Tierra.
Como resultado, el Sol parece más pequeño y más tenue cuando se ve desde Marte.
Según los datos recogidos por diversas sondas de Marte, el sol tiene una sombra de color blanco azulado cuando se ve desde la superficie del planeta.
Además, al atardecer, el Sol parece estar rodeado por un halo azul que poco a poco desaparece y se funde con el cielo marciano de color gris rojizo.
Pero ¿a qué se debe esto? El secreto está en la atmósfera de Marte.
El sol emite una variedad de radiaciones electromagnéticas, desde rayos gamma de alta frecuencia hasta ondas de radio de baja frecuencia.
La parte de esta radiación conocida como espectro visible puede ser detectada por nuestros ojos.
Este espectro visible, que solemos definir como "luz blanca", se compone además de siete longitudes de onda diferentes, que todos conocemos por la famosa abreviatura ROYGBIV.
En definitiva, una misma radiación electromagnética llega a distintos planetas con distintas intensidades.
¿Por qué los colores del cielo y del sol son completamente diferentes en cada planeta?
Esto se debe a que, además de la propia luz solar, los colores que vemos dependen de algo más: el medio por el que pasa.
La luz interactúa de manera diferente con diferentes partículas.
Cuando encuentra partículas, la luz es absorbida, reflejada o dispersada.
El grado en que esto ocurre depende de la naturaleza de las partículas con las que interactúa.
Algunas partículas tienden a dispersar longitudes de onda rojas más largas, mientras que otras partículas tienden a dispersar longitudes de onda azules más cortas.
Así, durante la propagación de la luz, algunas longitudes de onda se eliminarán y el color del resultado que vemos también cambiará en consecuencia.
Por ejemplo, en el espacio exterior, donde no hay partículas que dispersen ni absorban la luz, el sol aparece blanco.
¿Por qué el atardecer se ve rojo en la Tierra?
Esto se debe a algo llamado dispersión de Rayleigh, que ocurre cuando el tamaño de las partículas es muy pequeño en comparación con la longitud de onda de la luz.
Diminutas moléculas de nitrógeno y oxígeno en la atmósfera terrestre dispersan las longitudes de onda azules, por lo que cuando la luz llega a nuestros ojos, solo queda el rojo.
Ahora, para entender por qué las puestas de sol en Marte son azules, primero debemos examinar la composición de la atmósfera marciana.
La densidad de la atmósfera marciana es casi 80 veces la de la Tierra.
La fina atmósfera de Marte está compuesta por un 95% de dióxido de carbono, un 3% de nitrógeno, un 1,6% de argón y menos del 1% de oxígeno.
Sin embargo, algo más domina la atmósfera marciana: las partículas de polvo.
La superficie de Marte está cubierta de partículas de polvo de zeolita, hematita, olivina y magnetita. Estas partículas contribuyen en gran medida a las puestas de sol azules en Marte.
Como hemos mencionado antes, la dispersión de la luz depende del tamaño de las partículas.
Las partículas más pequeñas en la atmósfera terrestre favorecen la dispersión de Rayleigh, pero la situación en Marte es diferente.
El tamaño de las partículas de polvo suspendidas en su atmósfera oscila entre los 400 y los 700 nanómetros, casi igual a la longitud de onda de la luz visible;
Por tanto, estas partículas no pueden experimentar la dispersión de Rayleigh.
En cambio, siguen un fenómeno óptico diferente, la triple dispersión.
La dispersión de Mie es el tipo dominante de dispersión en partículas más grandes.
A diferencia de la dispersión de Rayleigh, este fenómeno es independiente de la longitud de onda.
En cambio, esta dispersión depende más de la dirección de la luz.
Aquí, la dispersión de la luz se produce más hacia adelante que hacia los lados o hacia atrás.
En general, se dice que la dispersión de Mie dispersa todas las longitudes de onda de la luz de manera uniforme.
Sin embargo, dependiendo del tamaño de las partículas y de la dirección de la luz incidente, sus longitudes de onda de dispersión dominantes variarán.
Por ejemplo, las partículas de polvo en la atmósfera marciana dispersan más luz roja que luz azul.
Sumado a la presencia de una gran cantidad de óxido de hierro rojo, es por eso que el cielo marciano es rojo.
Cuando analizamos las puestas de sol en Marte, inmediatamente notamos dos características.
Uno es el disco azul del sol y el otro es el halo azul que se desvanece alrededor del sol.
¿Por qué sucede esto?
Desde Marte, el Sol aparece azul porque la atmósfera marciana filtra más longitudes de onda rojas.
El polvo en Marte es muy bueno para dispersar la luz roja, por lo que estas partículas dispersan las longitudes de onda rojas más que las azules.
Debido a que la luz del sol recorre la mayor distancia al amanecer y al atardecer, cuando recorre su largo camino, la luz roja se "extingue", dejando sólo cortas longitudes de onda azules.
Esto se llama extinción selectiva por longitud de onda y es por eso que el sol se ve azul.
En definitiva, la atmósfera se considera un filtro de la luz solar.
La atmósfera de la Tierra es buena para filtrar la luz azul y dejar pasar la luz roja, mientras que la atmósfera marciana es mejor para filtrar la luz roja y dejar entrar la luz azul.
La fascinante luz azul alrededor del sol no puede explicarse simplemente por la extinción selectiva de longitudes de onda.
Aquí el patrón de dispersión también es importante.
Como se mencionó anteriormente, la dispersión de Mie depende en gran medida de la dirección de la luz y es más dominante en la dirección hacia adelante.
Como resultado, la mayor parte de la luz se dispersa hacia adelante en un ángulo pequeño a medida que atraviesa la atmósfera marciana.
Entonces, en lugar de un tono azul en el horizonte, vemos más anillos pequeños y concentrados de luz azul alrededor del sol.
Además, los diferentes colores tienen diferentes patrones de dispersión.
En la dirección de avance, la intensidad de la luz azul es casi 6 veces mayor que la de la luz roja.
Esta es la razón por la que vemos un tono de azul más brillante cerca del Sol.
La intensidad máxima de la luz azul se observa en un ángulo de dispersión de 10 grados.
Entonces la ventaja de las longitudes de onda azules comienza a disminuir a medida que aumenta el ángulo de dispersión.
Después de que el ángulo de dispersión supera los 28°, la intensidad de la longitud de onda roja se vuelve más significativa, por lo que la luz azul desaparece lentamente en el cielo gris rojizo de Marte.
En resumen, el color azul del sol se debe a la extinción selectiva de la longitud de onda, y el halo azul es el resultado de la dispersión angular de la luz solar causada por la dispersión de Mie.
Ahora bien, ¿estás frustrado porque solo puedes ver el atardecer azul en Marte?
Después de todo, el cohete de Musk sólo puede transportar cuatro pasajeros a la vez, y cada asiento cuesta cientos de millones de dólares.
No te preocupes, porque de vez en cuando podrás ver el atardecer azul en la Tierra.
Después de la erupción del volcán Krakatau en 1883, la población local informó que el sol y la luna en esta zona habían estado azules durante más de un mes.
Casi al mismo tiempo, un obispo hawaiano llamado Pastor Sereno informó haber presenciado un halo azul que rodeaba el sol rodeado por un halo marrón.
Este fenómeno es causado por grandes partículas de ceniza volcánica expulsadas a la atmósfera después de una erupción volcánica, y recibe el nombre de "Anillo del Obispo" en honor al sacerdote que lo describió por primera vez.
Además de las erupciones volcánicas, de vez en cuando también se reportan atardeceres azules en el desierto de Arabia, donde ocurren tormentas de arena con frecuencia.
Ocasionalmente, los incendios forestales pueden provocar cielos rojos y atardeceres azules.
Además de todos los demás factores mencionados anteriormente, el color de una puesta de sol marciana depende en gran medida de algo más: ¡nuestros ojos!
El verdadero color de una puesta de sol marciana sólo puede describirse a partir de la percepción humana.
Hasta entonces, sólo podremos observar las imágenes enviadas por la sonda a Marte, o esperar a ver el atardecer azul en la Tierra.
Además, también podrás optar por convertirte en astronauta e ir a Marte a contemplar el atardecer azul.
O bien, establezca una pequeña meta, gane unos cientos de millones y luego compre los boletos para el cohete de Musk.
¿Cómo es? ¿Alguna vez has sentido que la vida de repente se llena de esperanza?
Materiales de referencia: