Estudio sobre los campos eléctricos y magnéticos de Marte

• Autores: Maria Ramirez Nicolas
• Directores de la Tesis: Miguel Herraiz Sarachaga (dir. tes.), Luis Vázquez Martínez (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2015
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Study on electrical and magnetic fields on Mars
• Tribunal Calificador de la Tesis: Francisco Valero Rodríguez (presid.), Maurizio Mattesini (secret.), Patrick Martin (voc.), Salvador Jiménez Burillo (voc.), Raquel Caro Carretero (voc.)
• Programa de doctorado: Programa Oficial de Doctorado en Física
• Materias:
  • Física
    • Electromagnetismo
  • Ciencias de la tierra y del espacio
    • Geofísica
      • Geomagnetismo y prospección magnética
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  Docta Complutense (pdf)  Docta Complutense (pdf) 
• Resumen

  • Gracias a las nuevas misiones a Marte el volumen de datos ha ido creciendo en los últimos 10 años, proporcionando información muy valiosa para el conocimiento del planeta. Los nuevos datos permiten a los investigadores generar nuevos modelos, metodologías y teorías acerca del origen, evolución y futuro del planeta.

    Objetivos 1. Estudio de la interacción de las partículas cargadas eléctricamente con campos magnéticos 2. Interacción del viento solar con la ionosfera marciana. Compresión de la ionosfera marciana por la acción del campo magnético inducido.

    3. Campos eléctricos obtenidos a partir de la interacción de partículas de polvo en una tormenta y, en particular, el interior de un dust devil Datos y Metodología Para alcanzar el objetivo 2 se ha trabajado con los datos proporcionados por el radar MARSIS a bordo de la misión Mars Express. A partir de los cuales se han obtenido los valores de altura de escala para cada uno de los perfiles analizados así como los valores de la altura de transición.

    Los otros dos objetivos se centran fundamentalmente en estudios teóricos a partir de las simulaciones numéricas de: * La ecuación de movimiento de una partícula cargada influenciada por la acción de un campo magnético.

    * La ecuación de continuidad para el campo eléctrico generado en el interior de un dust devil.

    Resultados Se ha desarrollado un esquema numérico capaz de determinar el estado de confinamiento de las partículas cargadas eléctricamente cuando se encuentran bajo la influencia de campos magnéticos.

    Se ha demostrado la influencia directa de la acción del campo magnético inducido sobre la ionosfera marciana.

    Por último, se presenta un método alternativo para el análisis de la evolución temporal del campo eléctrico generado en el interior de un dust devil, a partir de las colisiones que tienen lugar entre los granos de polvo.

    Conclusiones Objetivo 1 Se ha propuesto un esquema numérico a partir del cual, se han estudiado las trayectorias para diferentes partículas bajo diferentes configuraciones de campos magnéticos obtenidos a partir de diferentes fuentes magnetizadas. El esquema permite analizar cualquier tipo de partícula en cualquier tipo de campo magnético.

    Objetivo 2 A partir de los datos del radar MARSIS, se ha confirmado la influencia del campo magnético inducido por influencia del viento solar en la ionosfera. Este resultado se ha obtenido a partir de los valores de la altura de escala del plasma y la altura de transición. También se han calculado los valores de campo magnético a la altura de la nave, a lo largo de cada una de las órbitas estudiadas. Por otro lado del análisis del balance de presiones (ionosférica y viento solar) se han calculado con gran precisión los valores para la temperatura y el campo magnético del plasma.

    Objetivo 3 Por último se ha formulado un método nuevo para la resolución de la ecuación de continuidad del campo eléctrico. A partir de la misma, se obtiene tanto la evolución temporal del campo eléctrico así como el potencial eléctrico de ruptura en el interior de un dust devil (en torno a los 10 kV/m en el caso de Marte).

    Este trabajo ha dado lugar a las siguientes publicaciones científicas: Ramírez-Nicolás, M., Usero, D., and Vázquez, L. Numerical studies of charged particles in a magnetic field : Mars application, Cent. Eur. J. Phys 12, 521-531, 2014.

    Ramírez-Nicolás, M., Usero, D., Velasco, M.P., and Vázquez, L. Numerical study of a charged particle in a general magnetic field, International Journal of Pure and Applied Mathematics (enviado), 2015.

    Ramírez-Nicolás, M., Sánchez-Cano, B., Witasse, O., Blelly, P.-L., and Lester, M. The effect of the induced magnetic field on the electron density vertical profile of the Mars ionosphere: a Mars Express MARSIS radar data analysis and interpretation, Planet Space Sci (en revisión), 2015.

    Ramírez-Nicolás, M., Herraiz, M., Vázquez, L. Electric field analysis from a numerical scheme on Mars, (en preparación).