Questa visualizzazione dei dati descrive un periodo di diminuzione del vento solare su Marte avvenuto il 25 dicembre 2022, causando l’espansione della magnetosfera del pianeta verso l’esterno. Crediti: Goddard Space Flight Center/Nasa
Anche se spesso ce ne dimentichiamo, la nostra stella ci ricorda la sua presenza emettendo costantemente luce. Altrettanto costantemente, però, il Sole emette anche plasma, particelle cariche – principalmente protoni ed elettroni – che espelle dalla corona con il vento solare. La nostra stella può lanciare questi venti a velocità diverse, una “bassa” e una alta. Gli astronomi vi si riferiscono come a venti solari lenti e venti solari veloci. Entrambe le tipologie di flussi si originano dall’atmosfera solare esterna, ma mentre i primi emergono da una corona che non presenta caratteristiche osservative particolari, i secondi emergono da aree scure, fredde e a minore densità rispetto alle zone circostanti. Zone che appaiono temporaneamente sul Sole e che gli astronomi chiamano buchi coronali.
Quando sul Sole si formano queste strutture e vengono lanciati venti solari veloci, quello che succede è che nello spazio interplanetario il vento lento e il vento veloce interagiscono, formando quelle che in gergo vengono chiamate regioni di interazioni del flusso (Sir, stream interaction region, in inglese). La conseguenza di queste interazioni è che il vento solare lento è spazzato via dal vento solare veloce. Se questa interazione avviene in prossimità di un pianeta, il risultato è la riduzione della densità delle particelle cariche del vento solare in cui il pianeta stesso è immerso.
Maven (Mars Atmosphere e Volatile EvolutioN), il satellite della Nasa in orbita attorno a Marte dal 2014, è riuscito a osservare questo raro e straordinario fenomeno. I risultati delle osservazioni sono in corso di presentazione all’American Geophysical Union meeting 2023.
«Quando abbiamo visto per la prima volta i dati di Maven e quanto drammatico sia stato il calo del vento solare, ci è sembrato quasi incredibile», dice Jasper Halekas, professore all’Università dell’Iowa e autore principale di un nuovo studio in uscita sull’argomento. «Abbiamo dunque formato un gruppo di lavoro per studiare l’evento e abbiamo scoperto che questo periodo di minore densità del vento solare è ricco di scoperte incredibili».
Tutto è cominciato il 25 dicembre del 2022. Mentre noi eravamo seduti a tavola ad abbuffarci di prelibatezze, Maven, lungo la sua orbita scientifica, ha registrato un’improvvisa e drammatica diminuzione della densità del vento solare. La conseguenza della riduzione della pressione del vento solare sul Pianeta rosso è stata l’espansione della sua magnetosfera e della regione di bow shock, il confine nel quale il vento solare cade bruscamente a contatto con la magnetopausa del pianeta. Dopo poco tempo, dalla prospettiva del veicolo spaziale, il vento solare attorno a Marte era praticamente scomparso. L’analisi dei dati ottenuti con il Solar Wind Ion Analyzer (Swia), uno dei nove strumenti a bordo del satellite, ha mostrato una riduzione della densità delle particelle cariche di un fattore 100, causando l’espansione della magnetosfera e della ionosfera del pianeta fino a oltre tre volte le sue dimensioni normali. La causa di tutto questo è stato il plasma lanciato ad alta velocità verso il pianeta: plasma emerso dalla corona del Sole proprio da un buco coronale. Durante l’evento, spiegano i ricercatori, il campo magnetico del Sole, che tipicamente è incorporato nella ionosfera di Marte, è stato spinto verso l’esterno, trasformando la ionosfera del pianeta in uno strato non magnetizzato. Allo stesso tempo, aggiungono i ricercatori, lo strato tra il vento solare e la magnetosfera è diventato elettro-magneticamente tranquillo.
«Ciò che stiamo vedendo è come risponde Marte quando il vento solare viene effettivamente rimosso», sottolinea Halekas. «Si tratta di un ottimo caso studio per comprendere come sarebbe Marte se orbitasse attorno a una stella meno “ventosa”».
Una così forte riduzione della densità del vento solare attorno a un pianeta è estremamente rara. Qualcosa di simile è successo l’ultima volta nel 1999, quando il satellite Ace della Nasa ha osservato il fenomeno sulla Terra. In quel caso la densità del vento solare è diminuita di oltre il 98 per cento, causando l’espansione della magnetosfera del nostro pianeta fino a oltre cinque volte le sue dimensioni normali. Nel corso degli anni, diversi veicoli spaziali in orbita attorno a Marte e alla Terra hanno osservato aspetti diversi del fenomeno della “scomparsa” del vento solare. La recente osservazione dell’evento da parte di Maven rappresenta però la prima volta in cui vengono effettuare misurazioni simultanee sia della risposta del Sole che dell’atmosfera di Marte a simili eventi.
Con la stessa rapidità con cui è scomparso, il vento solare è ricomparso pochi giorni dopo, esattamente il 27 dicembre, riportando la magnetosfera e il bow shock alle loro proporzioni abituali. Maven ha così nuovamente potuto sentire il vento solare soffiare sui suoi strumenti, continuando a studiare come Marte si sia trasformato da mondo umido e ospitale al pianeta freddo e secco che vediamo oggi.
«Maven è stato progettato per osservare questo tipo di interazioni tra il Sole e l’atmosfera marziana», ricorda Shannon Curry, ricercatrice dell’Università della California, Berkeley e principal investigator di Maven. «Durante quest’evento davvero anomalo, la navicella spaziale ha fornito dati eccezionali».
Ora che il Sole si sta avviando verso il suo massimo solare, cioè il picco del suo ciclo di attività undecennale, Maven – che nel 2024 festeggerà i suoi dieci anni di missione in orbita attorno a Marte – potrebbe avere un impatto ancora maggiore sulla nostra comprensione degli eventi solari estremi. Maven non sta osservando solo le dinamiche dell’atmosfera marziana, ma sta anche monitorando gli input solari per migliorare la nostra comprensione del Sole», concludono i ricercatori.
Guarda il servizio video su MediaInaf Tv: