Speciale MOM: l'ISRO rilascia i primi dati del Mars Exospheric Neutral Composition Analyser (MENCA)

Dopo più di un anno in orbita attorno a Marte ed alcune immagini rilasciate più o meno frequentemente, l' Indian Space Research Organization ( ISRO) ha deciso di condividere con la comunità internazionale anche alcuni risultati scientifici del Mars Orbiter Mission ( MOM), i primi rilasciati dall'inizio della missione.

Il documento pubblicato sulla rivista Geophysical Research Letters riguarda i dati rilevati dal Mars Exospheric Neutral Composition Analyser ( MENCA), uno spettrometro di massa quadruplo a bordo della sonda che fornisce la misura in situ dell'esosfera marziana, disegnando il profilo dei tre principali costituenti: amu 44 ( CO2), amu 28 ( N2 + CO) e amu 16 ( O), dove amu è l' atomic mass unit.
MENCA è uno strumento già collaudato nello spazio, simile al CHACE ( Chandra's Altitudinal Composition Explorer) che fu inviato sulla Luna con la missione indiana Chandrayaan-1. Il suo nome deriva dalla mitologia Hindu, dove Menaka era una ninfa fatta scendere sulla Terra dall'Indralok, il palazzo del dio degli dei, Indra.

Questi dati risultano particolarmente importanti perché confermano ed integrano i risultati ottenuti del corso di anni di esplorazione del Pianeta Rosso.

MOM fu lanciato il 5 novembre 2013 ed arrivò in orbita marziana il 24 settembre 2014, facendo dell'India il quarto paese, dopo Stati Uniti, Europa e Russia, ad aver raggiunto Marte ed al primo tentativo. Ora, la sonda ha completato il periodo della sua missione primaria e si trova nella missione estesa.

La navicella segue generalmente un'orbita molto eccentrica con apoapside a circa 71.000 chilometri e periapside variabile da 260 ad oltre 400 chilometri, un periodo orbitale di circa 66 ore e l'inclinazione di circa 150 gradi ma, per alcuni mesi, ha lavorato lungo le traiettorie più vicine al pianeta. Ciò ha permesso a MOM di occuparsi dell'alta atmosfera di Marte, l' esosfera, in una zona al di sopra della exobase, cioè del confine tra termosfera ed esosfera, in un periodo di attività solare moderata. Questi primi risultati sono riferiti a quattro osservazioni effettuate da MOM tra il 18 ed il 29 dicembre 2014 (Longitudine Solare Ls 255° - 262° *), sull' emisfero sud, vicino al terminatore, quando Marte era prossimo al perielio. Una condizione unica finora, nonostante studiamo il Pianeta Rosso da anni. I Viking 1 e 2, infatti, avevano preso un profilo verticale durante la discesa ma all'afelio, ossia quando Marte era più lontano dal Sole. Lo spettrometro SPICAM UVS della sonda dell'ESA Mars Express ha rilevato, invece, la densità dell'ossigeno nella exobase durante il minimo solare del 2004 - 2005 ma con nessun rilevamento al perielio.

Questo grafico mostra la variazione della densità delle principali specie amu 44 (CO2), amu 28 (N2 + CO) e amu 16 (O) per quattro orbite di MOM, 18, 21, 26 e 29 dicembre 2014, durante le quali MENCA ha osservato l'emisfero sud a bassa quota. Il tempo locale (Local Solar Time LST) è indicato sull'asse x, mentre l'asse y è rappresentata l'altitudine e la densità degli elementi come colore. L'altitudine di transizione in cui l'abbondanza di amu 28 inizia a superare quello della CO2 è vicino 285 chilometri, anche se questo non deve essere considerato come l'effettivo punto di passaggio da CO2 a N2 dal momento in cui nel canale amu 28 è incluso un contributo da CO. In generale, si legge nel documento, a differenza del mezzogiorno locale, durante il crepuscolo CO2 e O mostrano una notevole variabilità.
Fonte: On the evening time exosphere of Mars: Result from MENCA aboard Mars Orbiter Mission

Secondo il team, mentre le recenti osservazioni dello spettrometro di massa NGIMS (Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer) a bordo della sonda della NASA MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission) hanno mostrato che le densità di CO2 e O diventano quasi uguali nei pressi dei 220-250 chilometri, durante le ore di crepuscolo i dati MOM testimoniano che l'altitudine di transizione si sposta mediamente sui 270 chilometri. Questo aumento può corrispondere ad un incremento delle temperature nelle ore serali e a cambiamenti negli EUV (Estremo Ultravioletto) della radiazione solare, fattori molto importanti per valutare il bilancio termico globale del pianeta e il tasso di fuga atmosferico nel corso della sua storia.

Per quanto riguarda le stime della temperatura esosferica, lo studio è invece in linea con ricerche precedenti che collocano il range tra 250-329 gradi Kelvin (-23,15 - 55,85 gradi Celsius), con un valore medio di 271 ± 5 Kelvin (-2,15 gradi Celsius).

Questa di MENCA è stata una rivincita anche per CHACE i cui risultati, quando scoprì acqua sulla Luna nel 2008, furono respinti da molte pubblicazioni scientifiche e catalogati come "contaminati". Solo quando anche il Moon Mineralogy Mapper (M3), sempre a bordo della sonda Chandrayaan-1, li confermò, lo studio fu riconosciuto uffficialmente. Syed Ahmed Maqbool, membro del team che aveva analizzato i dati CHACE, ha commentato in un post sul sito della The Planetary Society, " il trionfo del MENCA su Marte significa che il lavoro di CHACE era corretto".

Ora, speriamo che lo spirito di condivisione rimanga vivo e che i dati più attesi, quelli rilevati dal sensore metano a bordo di MOM, Methane Sensor for Mars ( MSM), vengano rilasciati al più presto.

* La Martian Solar Longitude Ls è l'angolo Marte- Sole misurato dall'equinozio di primavera nell'emisfero settentrionale dove è = 0.

Ciò significa che nel caso di MOM, con Ls 255° - 262°, Marte era prossimo al perielio e, mentre nell'emisfero sud era quasi estate, l'emisfero nord era nella stagione dei dust devil che precedere il solstizio di inverno (Ls=270).