Secondo un’analisi dei dati raccolti da tre veicoli spaziali – il Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) della NASA, il Trace Gas Orbiter (TGO) dell’ESA, l’orbiter Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN) della NASA – singole tempeste di polvere regionali possono aumentare la perdita di acqua planetaria di un fattore da 5 a 10 e rappresentano un importante elemento chiave dell’evoluzione atmosferica su Marte.
Le tempeste di polvere riscaldano le quote più elevate dell’atmosfera marziana, impedendo al vapore acqueo di congelarsi come di norma e consentendogli di salire più in alto.
Nelle aree più alte di Marte, le molecole d’acqua sono esposte alle radiazioni ultraviolette, che le scompongono nei loro componenti più leggeri di idrogeno e ossigeno. L’idrogeno, che è l’elemento più leggero, si disperde facilmente nello Spazio, e l’ossigeno o fuoriesce dall’atmosfera o si deposita in superficie.
Gli scienziati planetari sospettano da tempo che Marte abbia perso la maggior parte della sua acqua in gran parte attraverso questo processo, ma non è stato considerato l’impatto significativo delle tempeste di polvere regionali, che si verificano quasi ogni estate nell’emisfero meridionale del pianeta.
Si pensava che i principali responsabili fossero le tempeste di polvere che avvolgono il pianeta, che si verificano in genere ogni tre o quattro anni marziani, insieme ai caldi mesi estivi nell’emisfero meridionale, quando Marte è più vicino al Sole. L’atmosfera marziana, però, si riscalda anche durante tempeste di polvere regionali minori.
Nella nuova ricerca, un team internazionale di ricercatori ha scoperto che Marte perde il doppio della quantità di acqua durante una tempesta regionale rispetto a quanto accade durante una stagione estiva meridionale senza tempeste regionali.
Nel gennaio-febbraio 2019, una rara convergenza di orbite di veicoli spaziali durante una tempesta di polvere regionale ha consentito al team di raccogliere osservazioni senza precedenti.
MRO ha misurato la temperatura, le concentrazioni di polvere e ghiaccio d’acqua della superficie a circa 100 km al di sopra di essa.
Dalla stessa altitudine, TGO ha misurato la concentrazione di vapore acqueo e ghiaccio.
MAVEN ha concluso le misurazioni riportando la quantità di idrogeno nelle zone più alte di Marte, fino a 1.000 km sopra la superficie.
“Era la prima volta che così tante missioni si concentravano su un singolo evento. Abbiamo davvero catturato l’intero sistema in azione,” ha affermato Michael Chaffin, ricercatore del Laboratory for Atmospheric and Space Physics presso la University of Colorado.
Gli spettrometri TGO hanno rilevato vapore acqueo nella bassa atmosfera prima dell’inizio della tempesta di polvere.
Tipicamente, la temperatura dell’atmosfera marziana diventa più fredda con l’altezza per gran parte dell’anno marziano, il che significa che il vapore acqueo che sale nell’atmosfera si congela ad altitudini relativamente basse. Quando la tempesta di polvere è iniziata, riscaldando l’atmosfera più in alto, gli strumenti hanno osservato il vapore acqueo raggiungere quote più elevate.
Gli strumenti hanno rilevato 10 volte più acqua nell’atmosfera centrale dopo l’inizio della tempesta di polvere, il che coincide con i dati del radiometro a infrarossi di MRO.
Il radiometro ha misurato l’aumento delle temperature nell’atmosfera mentre la polvere si sollevava in alto sopra Marte, ed ha anche osservato le nubi di ghiaccio d’acqua scomparire, come previsto, dal momento che il ghiaccio non poteva più formarsi nell’atmosfera inferiore più calda.
Le immagini dello spettrografo ultravioletto di MAVEN lo confermano: mostrano che prima della tempesta del 2019, si potevano vedere nubi di ghiaccio sopra i vulcani nella regione Tharsis di Marte, “scomparse completamente quando la tempesta di polvere era in pieno svolgimento e sono riapparse dopo la fine della tempesta,” ha spiegato Chaffin.
Ad altitudini più elevate, il vapore acqueo dovrebbe scomporsi in idrogeno e ossigeno a causa della radiazione ultravioletta del Sole. In effetti, le osservazioni di MAVEN lo hanno mostrato, poiché ha catturato l’alta atmosfera ricca di idrogeno, aumentato del 50% durante la tempesta.
“Questa misurazione corrispondeva perfettamente a un incremento di acqua 100 km al di sotto, la fonte dell’idrogeno,” hanno spiegato gli autori.
La ricerca è stata pubblicata su Nature Astronomy.
