Marte: un mondo dinamico anche sotto la superficie

Marte: pompa planetaria

Dopo decenni di osservazioni, di certo Marte non può più essere definito un pianeta morto.
Tempeste e diavoli di polvere, dune in movimento, frane, fratture, nuvole e precipitazioni rendono la superficie estremamente dinamica e mutevole con il trascorrere delle stagioni.

Ora, gli scienziati sospettano che un'attività altrettanto ricca possa essere presente anche nel sottosuolo.

La bassa pressione atmosferica e il terreno poroso potrebbero offrire, infatti, le condizioni ideali per trasformare il suolo in un'enorme pompa planetaria, in grado di muovere gas e particelle di polvere da sotto a sopra la superficie.

Se così fosse, quello scoperto, sarebbe un meccanismo unico di Marte, senza eguali conosciuti qui sulla Terra o in altri posti del nostro Sistema Solare.

Lo studio è stato seguito da Caroline de Beule, dell'Università di Duisburg-Essen in Duisburg, in Germania ed è stato pubblicato sulla rivista Nature Physics.

"L'idea che il suolo marziano possa agire come una pompa planetaria ci ha sorpreso davvero", ha detto de Beule. "Abbiamo trovato questo effetto per caso, studiando le eruzioni di polveri indotte dalla luce in condizioni di microgravità. Abbiamo visto le particelle erose muoversi dal basso verso superficie, senza convezione termica, così abbiamo concluso che doveva esserci un flusso di gas che attraversava il terreno".

Tutto questo sarebbe possibile grazie alla bassa pressione superficiele di Marte, in media 6 mbar, cioè meno dell'1% della pressione sulla superficie terrestre, una delle caratteristiche che lo rendono così diverso dal nostro pianeta.
L'atmosfera, su Marte, consiste principalmente in anidride carbonica le cui molecole, a questa pressione superficiale, hanno un percorso libero medio (cioè, la distanza media tra urti successivi l'una con l'altra) di 10 micron e, 10 micron è anche la dimensione media delle particelle di polvere e dei pori nel terreno marziano.

In queste condizioni, quando il percorso libero medio è paragonabile alla dimensione delle particelle e dei pori, può verificarsi un effetto chiamato scorrimento termico.
Quando un lato del poro è più caldo rispetto al lato opposto, il poro stesso agisce come una pompa efficiente e trasporta il gas dal suo lato freddo al lato caldo.

Gli scienziati ritengono, perciò, che lo scorrimento termico possa svolgere un ruolo significativo nel trasporto di gas e polveri su Marte.
In un tale scenario, il Sole riscalderebbe gli strati superiori di terreno ovunque, tranne che nelle zone in ombra, dove il suolo rimarrebbe più fresco. In questi luoghi ombreggiati, le molecole di gas verrebbero assorbite dai pori nel terreno. Quindi, fluirebbero attraverso i pori sotterranei, per essere spinte nuovamente in superficie nelle aree riscaldate.

Per testare il processo in condizioni marziane, i ricercatori hanno fatto cadere un campione di polvere basaltica, racchiusa in una camera sotto vuoto con pressione di 4 mbar, illuminandola e riscaldandola con un laser rosso. Il laser ha provocato un gradiente di temperatura in grado di spingere le particelle di polvere verso l'alto ad una velocità di circa 10 cm/s, con una ricaduta di circa 1 cm/s.
Le traiettorie osservate negli esperimenti erano simili a quelle simulate per il flusso di un gas.
Secondo gli scienziati, la velocità media delle particelle su Marte sarebbe di circa 1,6 cm/s, legata ad un gradiente termico inferiore rispetto a quello simulato.

Marte: pompa planetaria - schema esperimento

Questa ricerca potrebbe rilevarsi molto importate.
Sappiamo che nel sottosuolo di Marte esiste ghiaccio sepolto, più volte si è parlato di possibili tracce di fluidi risaliti in superficie e noi abbiamo anche ipotizzato la presenza di acque fossili. Ora, potremmo immaginare che, grazie allo scorrimento termico, anche il vapore acqueo venga trasportato in superficie.
Tutti elementi, questi, che aggiungono tasselli e mettono in moto altre riflessioni, per esempio sulle fessurazioni di cui abbiamo tanto parlato, o su quella nebbiolina che rende i paesaggi così profondi e prospettici.

"Accanto ad un ciclo della polvere e ad un ciclo del biossido di carbonio, la maggiore applicazione del nostro lavoro è un grande passo in avanti per la comprensione del ciclo globale dell'acqua su Marte che è ovviamente collegato agli altri due cicli", spiega de Beule.
"Per esempio, il tasso di trasporto del vapore acqueo attraverso la polverosa superficie di Marte, determina i tempi dell'esistenza di ghiaccio nel sottosuolo".
"Considerando il fatto che Marte potrebbe essere stato abitabile qualche miliardo di anni fa, il ciclo annuale del vapore acqueo di oggi, riflette il comportamento presente e passato dell'acqua, è quindi può essere un punto chiave circa lo studio dei possibili ambienti abitabili antichi di Marte".

Maggiori informazioni:
- Caroline de Beule, et al. "The martian soil as a planetary gas pump." Nature Physics. DOI: 10.1038/NPHYS2821