MAVEN: l'atmosfera di Marte spazzata via dal vento solare

Le tempeste solari avrebbero giocato un ruolo fondamentale nella storia di Marte, trasformando il pianeta da un posto ospitale al mondo freddo e desertico di oggi. I risultati arrivano dalla sonda della NASA MAVEN ( Mars Atmosphere and Volatile Evolution), che ha iniziato la sua missione poco più di un anno fa.

I dati rilevati in questi mesi di scienza hanno permesso ai ricercatori di determinare la velocità con cui l'atmosfera marziana sta continuando a perdere gas nello spazio per spoliazione a causa del vento solare e come questo processo si intensifichi durante i periodi di maggiore attività della nostra stella.

"Marte sembra aver avuto un'atmosfera spessa e calda abbastanza per sostenere l'acqua liquida che è un ingrediente fondamentale per la vita come la conosciamo", ha detto John Grunsfeld, del Mission Directorate della NASA Science di Washington, durante la conferenza trasmessa ieri sera in diretta su NASAtv. "Capire cosa è successo all'atmosfera di Marte ci farà comprendere le dinamiche e l'evoluzione di qualsiasi atmosfera planetaria".

Marte non ha un campo magnetico globale che lo protegge come la Terra ma piuttosto, una sorta di "ombrelli magnetici" residui locali. Le particelle elettricamente cariche che arrivano dal Sole, perciò, colpiscono direttamente l'atmosfera, lacerando gli strati superiori. Normalmente questo processo strappa i gas con un tasso di 100 grammi al secondo, una quantità che diventa significativa sul lungo periodo.

"Non posso fare a meno di immaginare un hamburger volare fuori dell'atmosfera di Marte ogni secondo", ha detto Jasper Halekas dell'Università di Iowa. "Si tratta di anidride carbonica ed ossigeno che stanno lasciando il pianeta, importanti sia per l'acqua che per il clima in generale".

L'8 marzo 2015, MAVEN ha avuto fortuna ed ha potuto osservare gli effetti di una tempesta solare abbastanza forte su Marte.
L'evento ha accelerato rapidamente la perdita: "in quell'occasione tale valore è aumentato di un fattore 10", ha detto Bruce Jakosky, ricercatore principale di MAVEN presso l'Università del Colorado.

Marte a sinistra, privo di campo magnetico, e la Terra a destra, con un campo magnetico globale, entrambi investiti dal vento solare.

Secondo gli scienziati, i tassi di perdita elevati, dovuti a tempeste solari più frequenti, sarebbero la combinazione responsabile della trasformazione climatica del pianeta.
D'altra parte l'attività solare deve essere stata maggiore quando il Sole era una giovane stella, mentre Marte deve aver perso il suo campo magnetico abbastanza presto nella sua storia: "l'evidenza suggerisce che il campo magnetico è scomparso circa 4,2 miliardi di anni fa", ha detto Jakosky. "Quindi, la perdita del campo magnetico avrebbe dato il via al processo di spoliazione dell'atmosfera", ha aggiunto.

Il vento solare è un flusso di particelle cariche, principalmente protoni ed elettroni, che soffia dall'alta atmosfera del Sole ad una velocità di circa 1.600.000 chilometri all'ora, portando con sé il campo magnetico della nostra stella in tutto lo spazio interplanetario. Quando quest'ultimo scorre davanti a Marte, può formarsi un campo elettrico che accelera gli atomi dei gas elettricamente carichi, chiamati ioni, li separa dall'atmosfera del pianeta e li disperde nello spazio.

I risultati di MAVEN mostrano che questo flusso di perdita avviene in tre diverse regioni del Pianeta Rosso: lungo la "coda", dove il vento solare scorre dietro Marte; sopra i poli marziani in un "pennacchio polare" e in una nube estesa di gas che circonda buona parte del pianeta.
La prima è il maggior contributo alla fuga degli ioni con un 75%, seguita dal pennacchio polare al 25% e dalla nube diffusa.

In alto, la "bow shock" (onda d'urto) creata dal vento solare; in basso, i tre flussi di perdita prevalenti.

Jakosky ha spiegato che Marte deve aver perso una quantità di gas euivalente a quella che c'è nell'atmosfera della Terra oggi, rispondendo alla domanda di Ken Kremer (trovate il suo report su universetoday.com) durante la sessione dedicata ai giornalisti.
"Il tasso di perdita deve essere stato di 100 - 1000 volte superiore, rispetto ai 100 grammi al secondo attuali, che è coerente con quanto previsto dai modelli", ha aggiunto.
Tuttavia, Paul Mahaffy, del NASA Goddard Space Flight Center, ha sottolineato che non vi sono ancora sufficienti misure per produrre uno scenario dettagliato per la perdita atmosferica su Marte: "Penso che sia ancora presto per sviluppare la storia... A lungo termine, avremo probabilmente bisogno di fare più la mappatura", ha aggiunto.

"Quello di cui stiamo parlando oggi sono solo i dati dei primi 6-7 mesi dalla nostra missione primaria".
"Li stiamo ancora analizzando ed abbiamo già un ampliamento della missione approvato che ci permetterà di monitorare un interno anno marziano con i relativi cambi stagionali", ha aggiunto Jakosky.

I risultati sono stati pubblicati sulle riviste Science e Geophysical Research Letters.
Con queste scoperte, MAVEN, arrivato in orbita attorno a Marte il 22 settembre 2014, ha raggiunto l'obiettivo primario della sua missione.

I dati hanno anche mostrato una grande variabilità nella densità atmosferica, tra lato diurno e notturno del pianeta e a seconda della latitudini.
"Questo suggerisce che interazioni atmosferiche di Marte sono più complesse di quanto si pensasse", ha detto Mahaffy.

Ma c'è un lato apprezzabile nelle condizioni di Marte di oggi:
" non c'è una posizione speciale per le aurore, possono accadere ovunque", proprio per via del campo magnetico frammentato del pianeta, ha detto Nick Schneider dell'Università del Colorado.

L' Imaging Ultraviolet Spectrograph di MAVEN aveva osservato le cosiddette " Christmas lights" lo scorso 25 dicembre, molto simile alle "Luci del Nord" della Terra, causate dall'interazione di particelle cariche di origine solare con la ionosfera terrestre..
"Il nostro strumento guarda solo a lunghezze d'onda ultraviolette della luce, perché quella parte dello spettro permette di dire quali gas sono presenti", ha spiegato Schneider. La cosa incredibile è che l'aurora potrebbe verificarsi a soli 60 chlometri dalla superfice e questo rende Marte l'unico pianeta conosciuto in cui le aurore si formano così in basso".