LO STUDIO SUL JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH

Mars Express svela i segreti di una nube marziana

Quando arriva la primavera nel sud di Marte, nei pressi del vulcano Arsia Mons compare una nube di ghiaccio d’acqua che si estende rapidamente per molte centinaia di chilometri, per poi svanire in poche ore. Uno studio dettagliato, condotto su un lungo periodo di tempo, ha rivelato i segreti di questa nube orografica, utilizzando nuove osservazioni dalla Mars Webcam a bordo di Mars Express dell'Esa

     11/03/2021
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Evoluzione della nube orografica dell’Arsia Mons. Crediti: Esa/Gcp/Upv/Ehu Bilbao

Mentre tutti gli occhi sono puntati su Perseverance, che ha iniziato a scorrazzare sul terreno marziano, un nonnino che sa il fatto suo continua imperterrito a fare le riprese in alta quota. Si chiama Mars Express ed è una sonda dell’Agenzia spaziale europea lanciata nello spazio nel giugno 2003 per studiare Marte. Inizialmente composta da due moduli – l’orbiter Mars Express e il lander Beagle 2 – la missione sta continuando ora con il solo orbiter, dopo che si è persa ogni traccia del lander fino al 16 gennaio 2015, data in cui l’Esa ha comunicato il suo ritrovamento, inattivo.

È proprio grazie a Mars Express se oggi possiamo studiare nel dettaglio un’imponente nube che si forma periodicamente vicino al vulcano Arsia Mons – alto circa 20 chilometri – a sud dell’equatore. Arsia Mons è l’unico luogo a bassa latitudine, su Marte, in cui in questo periodo dell’anno si vedono nubi, nonché l’unico di numerosi vulcani simili nella regione a possedere un tale velo di nubi. Mars Express ha visto questa copertura nubiforme crescere e svanire quotidianamente durante le stagioni primaverili ed estive, restituendo immagini sorprendenti. Tuttavia, la nube è difficile da osservare nella sua interezza a causa della rapidità con cui cambia l’atmosfera marziana e dei vincoli orbitali delle sonde che stanno osservando il pianeta. «Per eliminare questi ostacoli, abbiamo utilizzato uno degli strumenti “segreti” di Mars Express: la Visual Monitoring Camera, o Vmc», afferma Jorge Hernández Bernal dell’Università dei Paesi Baschi a Bilbao, in Spagna.

Soprannominata anche Mars Webcam, la Vmc ha una risoluzione simile a quella di una webcam standard del 2003 per computer. Venne installata per avere una conferma visiva che il lander Beagle 2 si fosse separato con successo da Mars Express, dopodiché venne spenta. Diversi anni dopo, è stata riattivata e utilizzata per raccogliere immagini di Marte per attività di outreach, senza essere mai utilizzata per la ricerca scientifica. «Tuttavia, di recente, la Vmc è stata riclassificata come fotocamera scientifica», aggiunge Jorge. «Sebbene abbia una bassa risoluzione spaziale, ha un ampio campo visivo – essenziale per osservare il quadro generale della situazione in diverse ore del giorno – ed è perfetta per monitorare l’evoluzione di certe caratteristiche, sia per un lungo periodo di tempo che in piccoli intervalli. Di conseguenza, abbiamo potuto studiare l’intera nube attraverso numerosi suoi cicli di vita».

Il gruppo di ricercatori ha combinato le osservazioni della Vmc con quelle di altri due strumenti di Mars Express – Omega e Hrsc – e di diversi altri veicoli spaziali: Mars Atmosphere and Volatile Evolution (Maven) della Nasa, Mars Reconnaissance Orbiter (Mro), Viking 2, e Mars Orbiter Mission (Mom) dell’Indian Space Research Organisation. «Eravamo particolarmente entusiasti quando abbiamo approfondito le osservazioni di Viking 2 degli anni ’70», afferma Jorge. «Abbiamo scoperto che questa enorme e affascinante nuvola era già stata parzialmente fotografata a quell’epoca e ora la stiamo esplorando nel dettaglio».

I risultati hanno rivelato che, nella sua massima estensione, la nube misura circa 1800 km di lunghezza e 150 km di diametro. È la più grande nube orografica mai vista su Marte, che si genera quando una massa d’aria incontra una catena montuosa e viene forzata a risalirla. In questo caso, Arsia Mons perturba l’atmosfera marziana per innescare la formazione della nuvola; l’aria umida viene quindi spinta sui fianchi del vulcano in correnti ascensionali, condensandosi successivamente ad altitudini più elevate e molto più fresche.

Profilo della nube orografica dell’Arsia Mons. Crediti: Esa

La nuvola presenta un rapido ciclo giornaliero, che si è ripetuto ogni mattina per diversi mesi. Inizia a crescere prima dell’alba sul versante occidentale di Arsia Mons prima di espandersi verso ovest per due ore e mezza, crescendo molto rapidamente – a oltre 600 chilometri orari – fino a un’altitudine di 45 chilometri. Quindi smette di espandersi, si sposta dalla sua posizione iniziale e viene spinta più a ovest dai venti di alta quota, prima di evaporare in tarda mattinata con l’aumento della temperatura dell’aria con il sorgere del Sole. «Molti orbiter di Marte non possono iniziare ad osservare questa parte della superficie fino al pomeriggio a causa delle proprietà delle loro orbite, quindi questa è stata davvero la prima esplorazione dettagliata di questa interessante caratteristica – ed è resa possibile non solo dalla variegata suite di strumenti di Mars Express, ma anche dalla sua orbita», spiega Agustin Sánchez-Lavega, dell’Università dei Paesi Baschi.

Il sistema climatico marziano è il più simile a quello terrestre, ma nonostante questo i due pianeti mostrano differenze ben distinte e intriganti. «Sebbene le nuvole orografiche si osservino comunemente sulla Terra, non raggiungono estensioni così enormi né mostrano dinamiche così vivide», afferma Agustin. «La comprensione di questa nube ci offre l’entusiasmante opportunità di provare a replicare la formazione della nuvola con modelli, che miglioreranno la nostra conoscenza dei sistemi climatici, sia su Marte che sulla Terra».

Le fotocamere ad alta risoluzione come Hrsc di Mars Express hanno campi visivi ristretti e le osservazioni vengono sempre pianificate in anticipo. Di conseguenza, i fenomeni meteorologici, generalmente imprevedibili, vengono solitamente colti per caso. Tuttavia, una volta che i ricercatori hanno iniziato a comprendere il ciclo di vita e gli schemi annuali di questa nube estesa, sono stati in grado di indirizzare il team di Hrsc nel posto giusto e nel momento giusto, per catturarla mentre si stava formando. «Il riutilizzo della Vmc ci ha permesso di studiare questa nube temporanea in un modo che altrimenti non sarebbe stato possibile. La fotocamera consente agli scienziati di seguire le nubi, monitorare le tempeste di polvere, sondare le strutture di nuvole e polvere nell’atmosfera marziana, esplorare i cambiamenti nelle calotte polari del pianeta e altro ancora. La sua rimessa in servizio non solo supporta gli altri strumenti di Mars Express per l’esplorazione di Marte, ma rappresenta un valore aggiunto alla missione di lunga data che è dal 2003 che sta rivelando nuove informazioni sul Pianeta rosso».

Per saperne di più:

  • Leggi su Journal of Geophysical Research l’articolo “An Extremely Elongated Cloud Over Arsia Mons Volcano on Mars: I. Life Cycle” di Hernández‐Bernal A. Sánchez‐Lavega T. del Río‐Gaztelurrutia  E. Ravanis  A. Cardesín‐Moinelo  K. Connour  D. Tirsch  I. Ordóñez‐Etxeberria  B. Gondet  S. Wood  D. Titov  N. M. Schneider  R. Hueso  R. Jaumann ed E. Hauber