Le missioni ExoMars e Mars Express dell’ESA hanno individuato per la prima volta brina d’acqua vicino all’equatore di Marte, una zona del pianeta dove si pensava fosse impossibile che esistesse la brina. Si trova in cima ai vulcani di Tharsis: i vulcani più alti non solo su Marte, ma in tutto il Sistema Solare. È stata osservata per la prima volta dal Trace Gas Orbiter (TGO) di ExoMars dell’ESA e successivamente confermata da un altro strumento a bordo del TGO e dal Mars Express dell’ESA.
“Pensavamo fosse impossibile che la brina si formasse intorno all’equatore di Marte, poiché la combinazione di luce solare e atmosfera sottile mantiene le temperature relativamente alte sia in superficie che in cima alle montagne – diversamente da quanto vediamo sulla Terra, dove ci si aspetterebbe di vedere cime innevate,” ha affermato l’autore principale Adomas Valantinas, che ha fatto la scoperta come dottorando all’Università di Berna, Svizzera, e ora è ricercatore post-dottorato alla Brown University, USA. “La sua esistenza qui è entusiasmante e suggerisce che ci siano processi eccezionali in gioco che permettono la formazione della brina“.
Le chiazze di brina sono presenti per alcune ore intorno all’alba, e poi evaporano alla luce del Sole. Nonostante siano sottili – probabilmente solo un centesimo di millimetro di spessore (spesso quanto un capello umano) – coprono un’ampia area. La quantità di brina rappresenta circa 150mila tonnellate d’acqua che si scambiano tra superficie e atmosfera ogni giorno durante le stagioni fredde, l’equivalente di circa 60 piscine olimpioniche.
Un microclima peculiare
La regione di Tharsis su Marte ospita numerosi vulcani, tra cui l’Olympus Mons e i Tharsis Montes: Ascraeus, Pavonis e Arsia Mons. Molti di questi vulcani sono colossali, si ergono sopra le pianure circostanti con altezze che vanno da una (Pavonis Mons) a tre (Olympus Mons) volte quella dell’Everest terrestre.
Questi vulcani hanno caldere, grandi cavità, sulle loro sommità, causate dallo svuotamento delle camere magmatiche durante le eruzioni passate. I ricercatori ipotizzano che l’aria circoli in modo peculiare sopra Tharsis: ciò crea un microclima unico all’interno delle caldere dei vulcani che permette la formazione di chiazze di brina.
“I venti risalgono i versanti delle montagne, portando aria relativamente umida dalla superficie fino ad altitudini più elevate, dove si condensa e si deposita come brina,” ha spiegato il coautore Nicolas Thomas, Principal Investigator del Colour and Stereo Surface Imaging System (CaSSIS) di TGO e supervisore di dottorato di Adomas all’Università di Berna. “In realtà, lo vediamo accadere sulla Terra e in altre parti di Marte, con lo stesso fenomeno che causa la Nube Allungata Stagionale di Arsia Mons su Marte“. “La brina che vediamo in cima ai vulcani di Marte sembra depositarsi soprattutto nelle zone ombreggiate delle caldere, dove le temperature sono più fredde“.
Adomas Valantinas, Nicolas Thomas e colleghi hanno individuato brine sui vulcani di Tharsis, Olympus, Arsia e Ascraeus Mons, e Ceraunius Tholus. Modellare come queste brine si formano potrebbe permettere agli scienziati di rivelare altri segreti di Marte, incluso dove esiste l’acqua e come si muove tra i serbatoi, e comprendere le dinamiche atmosferiche complesse del pianeta. Tale conoscenza è essenziale per le nostre future esplorazioni di Marte e la nostra ricerca di possibili segni di vita oltre la Terra.
Inaspettato e avvincente
È la prima volta che la brina è stata trovata all’equatore di Marte: perché non era stata individuata prima? “Ci sono alcune ragioni: in primo luogo, abbiamo bisogno di un’orbita che ci permetta di osservare una località al mattino presto. Mentre i due orbiter marziani dell’ESA – Mars Express e TGO – hanno tali orbite e possono osservare in qualsiasi momento della giornata, molti di altre agenzie sono invece sincronizzati con il Sole e possono osservare solo nel pomeriggio,” ha aggiunto Adomas Valantinas. “In secondo luogo, la deposizione della brina è legata alle stagioni fredde di Marte, rendendo la finestra per individuarla ancora più ristretta. In breve, dobbiamo sapere dove e quando cercare la brina effimera. Stavamo indagando la zona vicino all’equatore per altre ricerche, ma non ci aspettavamo di vederla sulle cime dei vulcani di Marte!”
La scoperta della brina ha richiesto la collaborazione tra due esploratori marziani orbitanti dell’ESA: ExoMars TGO e Mars Express.
TGO è arrivato su Marte nel 2016 e ha iniziato a mappare la superficie, l’atmosfera e l’acqua di Marte dal 2018, quando è iniziata la sua missione scientifica completa. Mars Express orbita Marte dal 2003 e ha trascorso due decenni esplorando la superficie, il sottosuolo, i minerali, i fenomeni e l’atmosfera di Marte.
Il team di ricerca ha individuato la brina con lo strumento CaSSIS di TGO. Hanno poi confermato la loro scoperta osservando nuovamente l’area con lo spettrometro NOMAD (Nadir and Occultation for Mars Discovery) di TGO e con la High Resolution Stereo Camera (HRSC) di Mars Express.
“Trovare acqua sulla superficie di Marte è sempre entusiasmante, sia per l’interesse scientifico che per le implicazioni per l’esplorazione umana e robotica,” ha affermato Colin Wilson, project scientist ESA per ExoMars TGO e Mars Express. “Tuttavia, questa scoperta è particolarmente affascinante. La bassa pressione atmosferica di Marte crea una situazione inusuale in cui le cime delle montagne del pianeta non sono generalmente più fredde delle sue pianure – ma sembra che l’aria umida che soffia sui pendii delle montagne possa comunque condensarsi in brina, un fenomeno decisamente terrestre“. “Questa scoperta è stata possibile grazie alla collaborazione riuscita tra entrambi gli orbiter marziani dell’ESA e alla modellazione aggiuntiva. Comprendere esattamente quali fenomeni sono gli stessi o diversi sulla Terra e su Marte testa e migliora davvero la nostra comprensione dei processi fondamentali che avvengono non solo sul nostro pianeta natale, ma anche altrove nel cosmo“.
