Nonostante abbiano atmosfere molto diverse, Marte e la Terra sembrano avere pattern di nuvole simili, suggerendo che tali caratteristiche potrebbero formarsi più o meno allo stesso modo.
Le osservazioni, ottenute dal veicolo spaziale Mars Express dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e dal Mars Reconnaissance Orbiter della NASA, sono state inaspettate. Forse la cosa più sorprendente per gli scienziati è stata che le nuvole osservate sopra l’atmosfera secca e arida di Marte assomigliavano a quelle che si trovano in ambienti molto diversi sulla Terra.
“Quando si pensa a un’atmosfera simile a quella di Marte sulla Terra, si potrebbe facilmente pensare a un deserto arido o a una regione polare,” ha dichiarato Colin Wilson, project scientist di Mars Express. “È abbastanza inaspettato, quindi, che attraverso il monitoraggio del movimento caotico delle tempeste di polvere, si possano individuare parallelismi con i processi che sulla Terra si verificano nelle regioni tropicali umide, calde“.
Per la ricerca, gli scienziati hanno esaminato due tempeste di polvere che si sono verificate vicino al Polo Nord marziano nella primavera del 2019. Per osservare le tempeste dall’orbita attorno al Pianeta Rosso, hanno studiato le immagini riprese dalla Visual Monitoring Camera (VMC) di Mars Express, e della High-Resolution Stereo Camera (HRSC) del Mars Color Imager di MRO.
Le immagini VMC mostrano le tempeste che crescono e poi scompaiono in un ciclo che mostra caratteristiche e forme comuni mentre si ripete per periodi di giorni. Visibili nelle immagini HRSC a visione più ampia anche forme a spirale con lunghezze comprese tra circa mille e 2mila km. Queste spirali sembrano formarsi allo stesso modo dei cicloni extratropicali osservati alle medie latitudini e alle latitudini polari sulla Terra.
Le immagini rivelano anche che le tempeste di polvere su Marte sono composte da celle nuvolose più piccole, distanziate regolarmente, disposte come ciottoli, formando una trama simile al sentiero di un giardino, qualcosa che si può osservare anche nelle nuvole sopra la Terra.
Questi pattern vengono creati quando l’aria calda sale e l’aria più densa e fredda cade in unità simili a celle, un fenomeno chiamato convezione a celle chiuse. Mentre l’aria calda sale attraverso il centro di queste celle, l’aria fredda cade attraverso “percorsi” che si formano negli spazi tra le singole celle, hanno spiegato i ricercatori.
Sulla Terra, questa convezione provoca la formazione di nuvole perché l’aria calda che sale contiene acqua, che poi si condensa e ricade sotto forma di pioggia. Nell’ambiente secco e arido di Marte, tuttavia, queste colonne di aria calda trasportano polvere. Man mano che l’aria si raffredda e scende, trasporta meno polvere. Di conseguenza, le celle si formano su Marte con un modello granulare osservato nelle nuvole sopra la Terra, anche se con una composizione polverosa, piuttosto che acquosa.
Le nuvole e il vento su Marte
Le celle di polvere osservate su Marte sono utili come strumento di misurazione, poiché il loro movimento in sequenze di immagini consente agli scienziati di misurare la velocità del vento marziano. Questo processo ha rivelato venti che soffiano fino a 140 km/h. Tali venti ad alta velocità fanno sì che le celle convettive si allunghino nella direzione in cui soffiano i venti.
Le lunghezze delle ombre nelle immagini scattate con VMC, quando misurate e confrontate con la posizione nota del Sole, hanno rivelato anche l’altitudine delle nubi di polvere marziana – da 6 a 11 km – e hanno mostrato che le celle convettive sono larghe da 20 a 40 km.
“Nonostante il comportamento imprevedibile delle tempeste di sabbia su Marte e le forti raffiche di vento che le accompagnano, abbiamo rilevato che nella loro complessità possono emergere strutture organizzate come fronti e i pattern di convezione,” ha spiegato Agustín Sánchez-Levaga, leader del team scientifico VMC e autore principale dello studio.
La Terra e Marte non sono gli unici posti nel Sistema Solare dove si verifica tale convezione. La navicella Venus Express dell’ESA ha individuato modelli simili nelle nubi venusiane.
“Il nostro lavoro sulla convezione secca di Marte è un ulteriore esempio del valore degli studi comparativi di fenomeni simili che si verificano nelle atmosfere planetarie, al fine di comprendere meglio i meccanismi alla base di essi in condizioni e ambienti diversi,” ha sottolineato Sánchez-Levaga.
Queste indagini sulle nuvole di Marte offrono agli scienziati planetari una migliore comprensione delle dinamiche dell’atmosfera marziana. Inoltre, la conoscenza delle tempeste di polvere marziane potrebbe fornire importanti informazioni nell’ottica delle future missioni sul Pianeta Rosso.
Le tempeste di polvere possono bloccare la luce del Sole necessaria per alimentare le celle solari dei rover robotici che esplorano la superficie marziana. Gli effetti potenzialmente dannosi delle tempeste di polvere su Marte sono stati dimostrati nel 2018, quando un evento planetario ha bloccato la luce solare e ha ricoperto di polvere i pannelli solari del rover Opportunity, segnando così la fine della sua missione.
Prevedere l’evoluzione di tali tempeste di polvere potrebbe proteggere le missioni a energia solare da questi potenti eventi naturali e persino aiutare i futuri astronauti di Marte ad affrontare le tempeste di polvere.
La ricerca del team è stata pubblicata su Icarus.
