Quando arriva la primavera nel sud di Marte, una nube di ghiaccio d’acqua emerge vicino al vulcano Arsia Mons alto 20 km, estendendosi rapidamente per molte centinaia di km prima di svanire in poche ore. Uno studio dettagliato a lungo termine ora ha rivelato i segreti di questa nube allungata, utilizzando nuove entusiasmanti osservazioni dalla “Mars Webcam” sul Mars Express dell’ESA.
Mars Express aveva già notato questa nuvola in precedenza, mentre si innalzava vicino al vulcano Arsia Mons, appena a sud dell’equatore di Marte. Stranamente, Arsia Mons è l’unico luogo a bassa latitudine su Marte dove si vedono nuvole – e l’unico di numerosi vulcani simili nella regione a possedere un tale velo di nuvole – in questo periodo dell’anno. Mars Express ha visto questa velatura crescere e svanire quotidianamente durante le stagioni primaverili ed estive, restituendo immagini sorprendenti di questa lunga nuvola bianca. Tuttavia, la nuvola è difficile da osservare nella sua interezza a causa delle dinamiche veloci e mutevoli dell’atmosfera marziana e dei vincoli di molte orbite di veicoli spaziali, limitando la nostra conoscenza di come e perché si forma e cambia nel tempo.
“Per eliminare questi ostacoli, abbiamo utilizzato uno degli strumenti segreti di Mars Express: la Visual Monitoring Camera, o VMC,” ha spiegato Jorge Hernández Bernal dell’Università dei Paesi Baschi a Bilbao, in Spagna, autore principale delle nuove scoperte e parte di un progetto a lungo termine che studia le dinamiche della nube.
Il lavoro di Jorge e colleghi dimostra un utilizzo entusiasmante e non previsto della VMC. Soprannominata anche Mars Webcam, VMC ha una risoluzione simile a quella di una webcam per computer standard del 2003. È stata installata per confermare visivamente che il lander Beagle 2 si era separato con successo da Mars Express nel 2003, dopodiché è stata spenta. Diversi anni dopo, la fotocamera è stata riattivata e utilizzata per raccogliere immagini di Marte per il coinvolgimento del pubblico e le attività di sensibilizzazione, ma è rimasta inutilizzata per la ricerca scientifica.
“Di recente, VMC è stata riclassificata come fotocamera per la scienza,” ha affermato Jorge. “Sebbene abbia una bassa risoluzione spaziale, ha un ampio campo visivo – essenziale per vedere il quadro generale in diverse ore locali del giorno – ed è meravigliosa per monitorare l’evoluzione di una caratteristica sia per un lungo periodo di tempo che in piccoli intervalli. Di conseguenza, abbiamo potuto studiare l’intera nuvola attraverso numerosi cicli di vita“.
Il team di ricerca ha combinato le osservazioni di VMC con quelle di altri due strumenti Mars Express – OMEGA e HRSC – e di diversi altri veicoli spaziali, ovvero Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) della NASA, Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), le missioni Viking 2, e Mars Orbiter Mission (MOM) dell’Indian Space Research Organisation. “Eravamo particolarmente entusiasti quando abbiamo approfondito le osservazioni di Viking 2 degli anni ’70“, ha dichiarato Jorge. “Abbiamo scoperto che questa enorme e affascinante nuvola era già stata parzialmente fotografata molto tempo fa e ora la stiamo esplorando in dettaglio“.
Le scoperte hanno rivelato che, nella sua massima estensione, la nuvola misura circa 1.800 km di lunghezza e 150 km di diametro. È la più grande nuvola “orografica” mai vista su Marte, il che significa che si forma come risultato del vento spinto verso l’alto da elementi topografici (come montagne o vulcani) su una superficie planetaria. In questo caso, Arsia Mons perturba l’atmosfera marziana per innescare la formazione della nuvola; l’aria umida viene quindi spinta sui fianchi del vulcano per mezzo di correnti ascensionali, condensandosi successivamente ad altitudini più elevate e molto più fredde.
La nuvola subisce un rapido ciclo giornaliero che si ripete ogni mattina per diversi mesi. Inizia a crescere prima dell’alba sul versante occidentale di Arsia Mons prima di espandersi verso ovest per due ore e mezza, accrescendosi molto rapidamente – a oltre 600 km/h – a un’altitudine di 45 km. Poi smette di espandersi, si stacca dalla sua posizione iniziale e viene sospinta ancora più a ovest dai venti di alta quota, prima di evaporare in tarda mattinata con l’aumento della temperatura dell’aria con il sorgere del Sole.
“Molti orbiter di Marte non possono iniziare ad osservare questa parte della superficie fino al pomeriggio a causa delle proprietà delle loro orbite, quindi questa è davvero la prima esplorazione dettagliata di questa interessante caratteristica, ed è resa possibile non solo dalla variegata suite di strumenti di Mars Express , ma anche dalla sua orbita,” ha precisato il coautore Agustin Sánchez-Lavega, dell’Università dei Paesi Baschi e Science Lead per VMC.
Nessun altro sistema climatico nel Sistema Solare è ritenuto essere simile a quello della Terra quanto quello marziano, ma, nonostante ciò, i due pianeti mostrano differenze distinte e intriganti. “Sebbene le nuvole orografiche siano comunemente osservate sulla Terra, non raggiungono lunghezze così enormi né mostrano dinamiche così vivide,” ha spiegato Agustin. “La comprensione di questa nuvola ci offre l’entusiasmante opportunità di provare a replicarne la formazione con modelli, che miglioreranno la nostra conoscenza dei sistemi climatici sia su Marte che sulla Terra“.
Oltre a utilizzare VMC, Jorge, Agustin e colleghi hanno anche superato una particolare sfida durante l’osservazione di fenomeni transitori su Marte. Le telecamere ad alta risoluzione come HRSC di Mars Express hanno campi visivi ristretti e le osservazioni sono sempre pianificate in anticipo. Di conseguenza, i fenomeni meteorologici, generalmente imprevedibili, vengono solitamente “catturati” per caso. Tuttavia, una volta che i ricercatori hanno iniziato a comprendere il ciclo di vita e i modelli annuali di questa nuvola allungata, sono stati in grado di indirizzare il team di HRSC nel posto giusto e nel momento giusto per “catturarla” mentre emergeva.
“Queste scoperte dimostrano davvero i punti di forza di Mars Express: la sua orbita unica, la longevità, la qualità persistente e la capacità di adattamento mentre affronta i misteri di Marte,” ha affermato Dmitrij Titov, scienziato del progetto Mars Express dell’ESA. “Il riutilizzo di VMC ci ha consentito di comprendere con successo questa nube temporanea in un modo che altrimenti non sarebbe stato possibile. MC consente agli scienziati di tenere traccia delle nuvole, monitorare le tempeste di polvere, sondare le strutture di nuvole e polvere nell’atmosfera marziana, esplorare i cambiamenti nelle calotte polari del pianeta e altro ancora. La sua rimessa in servizio non solo supporta il toolkit principale di Mars Express per l’esplorazione di Marte, ma aggiunge nuovo valore alla missione di lunga data, che ha rivelato molto sul Pianeta Rosso dal 2003“.
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