La falta de una atmósfera significativa, y por lo tanto el escaso calentamiento del invernadero, combinado con la distancia de Marte al Sol, hacen que Marte sea un lugar muy frío.
Los únicos fenómenos meteorológicos significativos en Marte son las tormentas de polvo y los fuertes vientos. Estas tormentas de polvo pueden ocultar el sol durante periodos de tiempo muy largos, que a veces superan varias semanas.
¿Habrá suficiente luz solar natural en Marte para cultivar cosechas como los tomates, si se alojan en un invernadero adecuado, o se necesitarán invernaderos calentados artificialmente?
Las dos imágenes siguientes ilustran el espectro solar visto desde la Tierra y Marte respectivamente.
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Por encima de la atmósfera terrestre la irradiación solar es ligeramente superior a 1300 W/m2 (1300 vatios por metro cuadrado). La atmósfera de la Tierra no es perfectamente transparente a la luz solar y aproximadamente una cuarta parte de la luz del Sol es absorbida o dispersada antes de que llegue a la superficie.
En la superficie de la Tierra, con el Sol directamente encima en el mediodía local (atmósfera clara y seca), la irradiación solar se reduce a unos 1000 W/m2 (1000 vatios por metro cuadrado). Este valor es muy variable dependiendo de aspectos como la cantidad de polvo y vapor de agua en la atmósfera.
En el mediodía local de Marte, con el Sol directamente encima, la irradiación solar es de 590 W/m2 (590 vatios por metro cuadrado).
Todas las mediciones anteriores se realizan con la luz incidente perpendicular a la superficie absorbente. Si la luz solar incide sobre la superficie en un ángulo, incidirá menos energía (por metro cuadrado) sobre la superficie.
Las dos características más importantes de estas imágenes son:
- Las formas de los espectros son idénticas. Sólo difieren en su altura.
- El área total de cada espectro es proporcional a la energía total de la luz solar. En otras palabras, el área de las imágenes es proporcional a la irradiancia.
En qué parte de la Tierra…
La máxima irradiancia solar en Marte es de unos 590 W/m2 en comparación con unos 1000 W/m2 en la superficie de la Tierra.
La intensidad del Sol en una mancha horizontal de la superficie de la Tierra de 590W/m2 se produce cuando el Sol está a tan sólo 36 grados por encima del horizonte. Por ejemplo, la intensidad máxima del Sol, al mediodía local en Marte, con el Sol directamente encima, es aproximadamente la misma intensidad que el Sol en la Tierra al mediodía del 15 de febrero en Minneapolis, MN o en Portland, Oregón.
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El gráfico anterior compara la intensidad del Sol en Marte con la intensidad del Sol en tu ubicación en la Tierra, utilizando la fecha y latitud de lugares específicos. Para cualquier latitud y cualquier fecha puedes determinar si la intensidad de la luz solar en la Tierra es menor o mayor que la intensidad de la luz solar en Marte. En el área sombreada oscura (azul-verde) la irradiación solar en la Tierra nunca supera los 590 W/m2 (la máxima irradiación solar en Marte). En la zona sombreada clara (amarillo) la irradiación solar en la Tierra supera los 590 W/m2 al menos durante una parte del día. En la línea roja entre las dos zonas sombreadas la intensidad de la luz solar en la Tierra alcanza exactamente los 590 W/m2 durante sólo unos instantes (al mediodía local).
Tomates en la isla de Devon
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La isla de Devon es la mayor isla deshabitada de la Tierra. Se encuentra a 75oN y tiene unas características superficiales que se asemejan mucho a la superficie de Marte. Al estar tan al norte, la isla de Devon tiene una irradiación solar similar a la del ecuador marciano. Salvo un breve periodo en junio, la intensidad del Sol en la isla de Devon nunca supera la intensidad solar en Marte
Puedes comprobar este hecho localizando las condiciones solares en la Tierra, a 75°N en el gráfico anterior.
- ¿Habrá suficiente luz solar para cultivar tomates al aire libre en la isla de Devon?
¿Crecerán tomates dentro de un invernadero en la isla de Devon o habrá que recoger la energía solar, almacenarla en baterías y luego «concentrarla» utilizando calor y luz artificial?
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Cultivo de tomates con energía solar «concentrada»
Aunque la intensidad de la luz (sólo cerca del mediodía local) en la isla de Devon es similar a la esperada en el ecuador marciano, la duración de la luz del día durante este tiempo es de 24 horas al día debido a su elevada latitud (por encima del Círculo Polar Ártico).
En Marte, cerca del ecuador, la duración de la luz del día es de unas 12 horas, seguidas de aproximadamente 12 horas de oscuridad. Un invernadero marciano tendrá que estar bien aislado para evitar grandes caídas de temperatura por la noche.
Quizás se necesite una combinación de calefacción pasiva en el invernadero durante el día, complementada con calefacción eléctrica e iluminación por la noche para proporcionar un entorno de cultivo adecuado para las plantas que se cultiven en Marte.
Recoger y almacenar la energía solar es un proceso extremadamente ineficiente. Una fracción importante de la energía se pierde en forma de calor mucho antes de que esté disponible como energía luminosa para el crecimiento de las plantas.
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