Ogni anno, durante la stagione polverosa in primavera e in estate nell’emisfero Sud di Marte, si manifesta un fenomeno meteorologico tanto spettacolare quanto enigmatico. Si tratta della Arsia Mons Elongated Cloud, la nube più straordinaria e visivamente impressionante del Pianeta Rosso, che emerge regolarmente sottovento rispetto all’imponente vulcano Arsia Mons, alto ben 20 km. Questa immensa scia bianca di ghiaccio d’acqua si forma, cresce e si dissolve quotidianamente nel giro di poche ore, allungandosi per ben 1800 km prima di evaporare rapidamente. Gli scienziati hanno a lungo cercato di comprendere le dinamiche di questa formazione orografica, ma per anni le simulazioni al computer hanno fallito sistematicamente nel replicare le spettacolari immagini catturate dalle sonde in orbita.
La fisica esotica entra in gioco
Il team di ricercatori guidato da Jorge Hernández-Bernal della Sorbonne Université ha dovuto cambiare radicalmente approccio per risolvere l’enigma, appoggiandosi ai dati raccolti dalla sonda Mars Express. “Per creare l’AMEC nei nostri modelli, abbiamo scoperto di dover includere un po’ di fisica esotica… fisica che, pur essendo inclusa nei libri di testo, è trattata come teorica e solitamente si pensa non si verifichi in natura. Certamente non era mai stata vista in azione prima“. L’intuizione si è rivelata vincente fin dai primi test virtuali. “Una volta inclusa questa fisica nelle nostre simulazioni, l’AMEC è emersa proprio come speravamo“.
Una nucleazione omogenea del tutto inaspettata
Sulla Terra le nubi si formano tipicamente quando l’aria umida si raffredda e il vapore acqueo si condensa attorno a particelle di polvere, polline o sale. Sotto i cieli marziani, invece, le regole cambiano. “Per l’AMEC, sembra che la formazione della nuvola avvenga senza il bisogno di nessuna di queste ‘cose’“. Il processo aggira completamente gli step tradizionali. “Il vapore acqueo si trasforma direttamente in particelle di nuvola di ghiaccio senza alcun passaggio intermedio. È come se goccioline di condensa apparissero al centro di una stanza, piuttosto che su una finestra. Chiamiamo tutto questo nucleazione omogenea, e non l’avevamo mai vista prima in un’atmosfera planetaria. È del tutto inaspettato“.
Per innescare questo raro processo servono livelli di umidità relativa spaventosi, superiori di 100mila volte a quelli sperimentati nella nostra vita quotidiana. “Non avevamo mai visto queste condizioni su Marte prima d’ora, ma la nostra scoperta suggerisce fortemente che l’umidità del pianeta possa davvero raggiungere questi livelli estremi“. Tutto questo avviene perché i venti, scontrandosi con la mole del vulcano, generano un’onda atmosferica in grado di sollevare l’aria umida raffreddandola a ritmi vertiginosi, con temperature che crollano di 30°C in soli 10 minuti.
Un successo straordinario per la missione ESA
Il risultato ottenuto è considerato un traguardo fondamentale per lo studio dei fenomeni meteorologici all’interno del nostro Sistema Solare. Secondo Hernández-Bernal, “il risultato è notevole“. Lo scienziato sottolinea la portata dell’impresa ricordando le difficoltà di partenza. “Non abbiamo nemmeno lontanamente le stesse informazioni sull’atmosfera di Marte di quelle che abbiamo per la Terra, quindi riprodurre l’AMEC a questo livello è un grande successo per il modello“.
Colin Wilson, project scientist di Mars Express, evidenzia l’importanza cruciale degli strumenti di bordo. “Mars Express può anche tracciare i cambiamenti della nuvola su scale temporali di sole ore, offrendoci una visione impareggiabile dei fenomeni di breve durata sul pianeta“. Un lavoro corale che ha dato finalmente i suoi frutti. “Nel complesso, questa scoperta rappresenta un vero traguardo per la missione e i suoi scienziati: Mars Express ha scoperto l’AMEC, l’ha seguita e monitorata per anni, e ora sta aiutando a svelare i segreti della sua formazione“. L’impatto di questa ricerca promette di spingersi ben oltre i confini del pianeta rosso. “Mentre le nuvole sulla Terra e su Marte sembrano essere governate dalle stesse ‘regole’, comprendere questa esotica nuvola marziana ha richiesto una fisica esotica – e ciò potrebbe essere vero anche altrove nel cosmo“.