Una de las formaciones nubosas más extensas observadas en Marte podría originarse mediante un mecanismo de formación de hielo que hasta ahora no se había identificado de forma concluyente en una atmósfera planetaria. Un nuevo modelo consigue reproducir la Nube Alargada de Arsia Mons mediante nucleación homogénea, un proceso en el que los cristales de hielo pueden comenzar a formarse directamente a partir del vapor de agua sin utilizar partículas de polvo como núcleos.
El estudio, publicado el 7 de octubre de 2026 en Nature Geoscience, ha sido realizado por Jorge Hernández-Bernal, Anni Määttänen, Aymeric Spiga y François Forget. El trabajo analiza la denominada Arsia Mons Elongated Cloud, conocida por las siglas AMEC, una nube de hielo de agua que aparece de forma recurrente durante la primavera y el verano del hemisferio sur marciano y que puede extenderse hasta unos 1.800 km hacia el oeste antes de desaparecer pocas horas después.
La formación se conoce desde hace años gracias principalmente a las observaciones de Mars Express. La misión de la Agencia Espacial Europea permitió caracterizar su ciclo diario y confirmar que se trata de una nube orográfica, es decir, producida por la interacción entre la circulación atmosférica y el relieve.
Una nube de hasta 1.800 km sobre Arsia Mons
Arsia Mons forma parte de los Tharsis Montes, tres grandes volcanes alineados en la región de Tharsis. Su cima se eleva aproximadamente 20 km sobre las llanuras circundantes y modifica de forma intensa el flujo de aire que atraviesa sus laderas.
AMEC comienza a desarrollarse durante las primeras horas de la mañana marciana. Cerca de la ladera occidental de Arsia Mons aparece inicialmente una región nubosa de unos 120 km de diámetro, desde la que se desarrolla una estrecha cola transportada hacia el oeste. Esta estructura puede superar los 1.000 km y en algunas observaciones ha alcanzado alrededor de 1.800 km.
La nube crece durante unas horas y desaparece conforme avanza la mañana. Su desarrollo se repite durante determinadas estaciones marcianas y ha podido seguirse en diferentes años mediante varias campañas de observación.
Una imagen obtenida por la cámara HRSC de Mars Express el 24 de junio de 2024, publicada por ESA junto con el nuevo estudio, muestra aproximadamente 1.250 km de la superficie marciana. En esa observación concreta la nube se extendía unos 980 km desde Arsia Mons.
Los modelos anteriores no conseguían reproducir toda la nube
La dinámica responsable de AMEC ya había sido estudiada mediante modelos regionales de la atmósfera de Marte. Un trabajo publicado en 2022 mostró que la circulación sobre Arsia Mons podía producir una fuerte perturbación atmosférica en la ladera occidental del volcán.
Las simulaciones identificaron un intenso viento descendente seguido por una transición similar a un salto hidráulico. Este fenómeno aparece cuando un flujo cambia bruscamente de velocidad y estructura y, en este caso, genera una corriente ascendente capaz de transportar aire varios kilómetros hacia niveles superiores de la atmósfera.
El ascenso provoca la expansión y el rápido enfriamiento del aire. El modelo obtuvo descensos de temperatura de hasta unos 30 K entre aproximadamente 40 y 50 km de altitud, coincidiendo espacial y temporalmente con la región donde comienza a formarse AMEC.
La simulación reproducía así el mecanismo dinámico responsable de generar la cabeza de la nube, pero no explicaba su desarrollo completo. La profundidad óptica calculada, una medida de la cantidad de luz que puede atravesar la nube, era demasiado baja y la extensa cola observada hacia el oeste prácticamente no aparecía.
El movimiento del aire podía reproducirse, pero faltaba un proceso relacionado con la formación y evolución de los cristales de hielo.
Formación de hielo sin partículas de polvo
Las nubes de hielo de agua se forman normalmente mediante nucleación heterogénea. Las moléculas de agua se depositan sobre partículas microscópicas suspendidas en la atmósfera, como polvo o aerosoles, que proporcionan una superficie sobre la que puede comenzar a crecer el hielo.
Este mecanismo resulta especialmente relevante en Marte, cuya atmósfera contiene cantidades variables de polvo. Sin embargo, existe otro proceso posible cuando el vapor de agua alcanza niveles muy elevados de sobresaturación.
En la nucleación homogénea, las moléculas de agua pueden agruparse y formar hielo sin necesitar una partícula sólida preexistente que actúe como núcleo. El mecanismo está descrito físicamente y se había considerado posible en determinadas regiones de las atmósferas de la Tierra y Venus, pero no se había identificado de forma concluyente en condiciones atmosféricas naturales.
El nuevo estudio incorporó la nucleación homogénea al modelo meteorológico utilizado para estudiar Arsia Mons. Al incluir este proceso apareció una nube alargada con propiedades mucho más próximas a las observadas.
Un enfriamiento rápido produce una sobresaturación extrema
La nucleación homogénea puede producirse en el modelo debido a las condiciones generadas sobre Arsia Mons. Cuando la circulación impulsa rápidamente hacia arriba una masa de aire relativamente húmeda, la reducción de presión provoca su expansión y enfriamiento.
La temperatura puede disminuir cerca de 30 K en unos 10 minutos. A esas temperaturas, la presión de vapor de saturación del agua es muy baja, por lo que incluso las pequeñas cantidades de vapor presentes en la tenue atmósfera marciana pueden alcanzar niveles extremos de sobresaturación.
Este comportamiento debe distinguirse de la humedad que experimentamos en la atmósfera terrestre. Las características de Marte, entre ellas su baja presión atmosférica y sus temperaturas, permiten alcanzar valores muy elevados de humedad relativa sin que exista una gran cantidad absoluta de agua.
En esas condiciones, la formación convencional de hielo sobre partículas de polvo puede ser demasiado lenta para consumir rápidamente todo el vapor disponible. El modelo indica que puede alcanzarse entonces el umbral necesario para iniciar la nucleación homogénea.
Las simulaciones generan así numerosos cristales de hielo de tamaño reducido. Esta población incrementa la profundidad óptica de la nube y permite que las partículas continúen siendo visibles mientras son transportadas cientos de kilómetros hacia el oeste.
El proceso no ha sido observado directamente
El estudio no constituye una observación directa de la nucleación homogénea. Los instrumentos de Mars Express no pueden determinar individualmente si cada cristal comenzó a formarse sobre una partícula de polvo o directamente a partir del vapor de agua.
La evidencia procede de la comparación entre observaciones y simulaciones. Los modelos basados únicamente en nucleación heterogénea no consiguen reproducir varias propiedades de AMEC, mientras que la incorporación de nucleación homogénea produce una nube cuya morfología y evolución se aproximan considerablemente más a las observaciones.
Persisten diferencias entre la nube simulada y la real, especialmente en su duración, longitud y evolución temporal. Por este motivo, los autores consideran que los resultados apoyan con fuerza la existencia de nucleación homogénea en Marte, pero no presentan el proceso como una detección directa.
Mars Express y la observación prolongada de la atmósfera marciana
El análisis de AMEC también depende de la acumulación de observaciones durante varios años. Mars Express se encuentra en órbita alrededor de Marte desde diciembre de 2003 y su prolongada cobertura temporal permite estudiar fenómenos estacionales que pueden repetirse en diferentes años marcianos.
Las cámaras VMC y HRSC han permitido seguir la formación y desplazamiento de AMEC durante las primeras horas de la mañana y comparar su comportamiento con los resultados de los modelos atmosféricos.
Este tipo de observaciones forma parte de la exploración de Marte mediante orbitadores, que permite estudiar simultáneamente la superficie y los procesos que se desarrollan en la atmósfera a escalas temporales muy diferentes.
La posible nucleación homogénea identificada en Arsia Mons también obliga a considerar este mecanismo en otros ambientes donde puedan producirse enfriamientos rápidos y niveles elevados de sobresaturación. El proceso se había planteado teóricamente para determinadas condiciones de las atmósferas terrestre y venusiana, aunque el nuevo estudio no demuestra que tenga lugar allí.
En Marte, la combinación entre el gran relieve de Arsia Mons, la baja densidad atmosférica, las pequeñas cantidades de vapor de agua y el rápido enfriamiento generado por el ascenso del aire proporciona las condiciones que permiten al modelo reproducir una nube cuya cola puede extenderse más de 1.000 km desde el volcán.
Referencias y más información
- Hernández-Bernal, J., Määttänen, A., Spiga, A. y Forget, F. 2026. Homogeneous ice nucleation from water vapour suggested by elongated clouds on Mars. Nature Geoscience
- Hernández-Bernal, J., et al. 2026. An Extremely Elongated Cloud Over Arsia Mons Volcano on Mars: 2. Mesoscale Modeling. Journal of Geophysical Research: Planets
- ESA. 2026. Mars’s oddest cloud may be even odder than we thought. Mars Express.
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