È celebre il malinteso che causò l’astronomo Giovanni Schiaparelli quando per primo, nel 1877, notò i solchi lasciati da antichi corsi d’acqua sulla superficie di Marte e li chiamò canali – o meglio canals, che in inglese si riferisce a corsi d’acqua artificiali. Un termine che subito trovò terreno fertile per la divulgazione di false notizie sulla presenza di forme di vita intelligenti sul pianeta. I marziani, appunto. E se i “canali” di Schiaparelli si dimostrarono in realtà delle illusioni ottiche, studi successivi non solo hanno confermato l’esistenza di numerosi e antichi corsi d’acqua superficiali su Marte, ma hanno trovato indizi della presenza di acqua nel sottosuolo e rilevato minerali alterati dall’acqua– tracce geologiche che mostrano come il Pianeta rosso fosse, nei suoi primi tempi, un mondo molto più umido e dinamico. Rimane tuttavia un grosso punto interrogativo su come Marte abbia perso tutta questa abbondanza diventando il deserto rosso che vediamo oggi.
Immagini della mappa globale del Mars Color Imager (Marci) a bordo del Mars Reconnaissance Orbiter che mostrano la crescita iniziale di una rara tempesta di sabbia nella parte nord-occidentale di Syrtis Major, osservata il 21 agosto 2023 a Ls = 107,6° (a sinistra) e il 22 agosto 2023 a Ls = 108,0° (a destra), che ha raggiunto un’estensione di 1,2 × 10⁶ km². Crediti: Brines, Aoki et al., 2026, Communications: Earth & Environment
Uno studio pubblicato questa settimana su Communications: Earth & Environment , firmato tra gli altri anche da Giancarlo Bellucci dell’Inaf di Roma, ha trovato però un nuovo meccanismo non previsto dalle attuali teorie di circolazione atmosferica marziana. Per la prima volta, i ricercatori hanno dimostrato che una tempesta di sabbia anomala, intensa ma localizzata, è stata in grado di trasportare l’acqua negli strati superiori dell’atmosfera marziana durante l’estate dell’emisfero settentrionale, un periodo in cui questo processo era considerato irrilevante.
Fra i meccanismi noti per essere efficienti nel causare la perdita di acqua atmosferica su Marte ci sono, appunto, le tempeste di sabbia. Fra queste, in particolare, quelle estese all’intero pianeta, oppure grandi tempeste estive nell’emisfero meridionale. La ragione è che durante l’estate australe l’atmosfera è più calda e polverosa, e il vapore acqueo può raggiungere altitudini elevate senza condensare, fino a perdersi letteralmente nello spazio.
Come la Terra, anche Marte ha quattro stagioni, a causa di un’inclinazione assiale simile. A differenza del nostro pianeta, però, ha un’orbita molto ellittica, il che crea notevoli differenze stagionali fra l’emisfero boreale e quello australe. Durante le estati boreali, Marte è più lontano dal Sole, le temperature restano più fredde e l’atmosfera è relativamente priva di polvere. Al contrario, le estati australi sono più calde, poiché coincidono con l’avvicinamento massimo di Marte al Sole, che consente un irraggiamento più efficace. L’atmosfera più calda favorisce venti e circolazioni più forti, nonché un maggiore sollevamento della polvere dalla superficie, che a sua volta riscalda ulteriormente l’atmosfera. A questo si aggiunge poi un’altra caratteristica del pianeta, ovvero l’asimmetria topografica fra i due emisferi: l’emisfero sud presenta altitudini più elevate, che secondo i modelli acuiscono le differenze fra le due stagioni estive. Questa combinazione di fattori porta alla formazione di tempeste di polvere regionali ogni estate nell’emisfero sud, che in alcuni casi possono intensificarsi fino a diventare tempeste di polvere globali.
Proprio in relazione a ciò, recenti osservazioni da Mars Express e ExoMars Trace Gas Orbiter (Tgo) hanno rivelato un netto contrasto nella distribuzione verticale del vapore acqueo tra l’estate settentrionale e quella meridionale. Durante l’estate settentrionale, il vapore acqueo rimane confinato al di sotto dei 20 km, poiché a queste altitudini si condensa in nuvole di ghiaccio. Al contrario, l’atmosfera più calda dell’estate meridionale impedisce la condensazione a basse altitudini, creando una circolazione che trasporta il vapore acqueo oltre i 100 km. Le grandi tempeste di polvere, quando presenti, aumentano ulteriormente questo trasporto verso l’alto e, in seguito alla fotolisi del vapore acqueo, provocano la fuga di idrogeno all’esobase – la regione in cui l’atmosfera si fonde con lo spazio.
Contrariamente a tutto ciò che abbiamo scritto finora, a quanto è sempre stato osservato e anche a quanto prevedono gli attuali modelli climatici marziani, nel nuovo studio i ricercatori hanno individuato un insolito aumento del vapore acqueo nell’atmosfera media di Marte durante l’estate dell’emisfero settentrionale nell’anno marziano 37 (2022-2023 sulla Terra), causato da una tempesta di polvere anomala. A queste altitudini, la quantità d’acqua era fino a dieci volte superiore al normale, secondo i dati raccolti da diverse sonde in orbita attorno al Pianeta rosso.
Diagramma che illustra la risposta atmosferica a una tempesta di sabbia localizzata nell’emisfero settentrionale durante la stagione estiva locale. Elevate concentrazioni di polvere aumentano significativamente l’assorbimento della radiazione solare, portando a un maggiore riscaldamento atmosferico, specialmente nell’atmosfera media. Inoltre, l’aumento della circolazione atmosferica associato alla tempesta di polvere migliora il trasporto verticale del vapore acqueo dalla bassa atmosfera, favorendo l’iniezione di acqua ad altitudini più elevate e aumentando la fuga di idrogeno dall’esobase. Crediti: Brines, Aoki et al., 2026, Communications: Earth & Environment
«I risultati rivelano l’impatto di questo tipo di tempesta sull’evoluzione climatica del pianeta e aprono una nuova strada per comprendere come Marte abbia perso gran parte della sua acqua nel corso del tempo», dice Adrián Brines, ricercatore all’Instituto de Astrofísica de Andalucía e primo autore dello studio.
Poco dopo l’evento, la quantità di idrogeno nell’esobase è aumentata significativamente fino a 2,5 volte rispetto agli anni precedenti durante la stessa stagione. Il meccanismo che guida la perdita atmosferica di acqua in seguito a una tempesta di sabbia lo vedete illustrato nel diagramma a sinistra. Le elevate concentrazioni di polvere durante la tempesta – seppur di dimensioni ridotte rispetto alle tempeste meridionali – aumentano significativamente l’assorbimento della radiazione solare, portando a un maggiore riscaldamento atmosferico, soprattutto nell’atmosfera media. Inoltre, l’aumento della circolazione atmosferica associato alla tempesta di polvere favorisce il trasporto verticale del vapore acqueo dalla bassa atmosfera, portandolo ad altitudini più elevate e aumentando la fuga di idrogeno dall’esobase.
Insomma, non solo grandi tempeste estive nell’emisfero meridionale, ma anche tempeste di minore entità nell’emisfero settentrionale e, in generale, ovunque sul pianeta. Tempeste “fuori stagione”, come le hanno chiamate gli autori nel titolo del loro articolo, non nel senso di “eccezionali”, bensì di “inattese, nuove, mai rilevate prima”. Quale sia il peso delle une e delle altre, comunque, rimane da verificare.
«Questi risultati aggiungono un nuovo tassello fondamentale al puzzle incompleto di come Marte abbia perso la sua acqua nel corso di miliardi di anni», conclude Shohei Aoki, ricercatore presso la Scuola di specializzazione in Scienze di frontiera dell’Università di Tokyo e la Scuola di specializzazione in Scienze dell’Università di Tohoku, coautore dello studio, «e dimostrano che episodi brevi ma intensi possono svolgere un ruolo rilevante nell’evoluzione climatica del Pianeta rosso».
Per saperne di più:
- Leggi su Communications Earth and Environment l’articolo “Out-of-season water escape during Mars’ northern summer triggered by a strong localized dust storm“, di Adrián Brines, Shohei Aoki, Frank Daerden, Michael Chaffin, Samuel Atwood, Susarla Raghuram, Bruce Cantor, Yannick Willame, Loïc Trompet, Geronimo Villanueva, Michael Wolff, Michael Smith, Christopher Edwards, Ian Thomas, Giuliano Liuzzi, Lori Neary, Manish Patel, Miguel Angel Lopez-Valverde, AnnCarine Vandaele, Armin Kleinboehl, Hoor AlMazmi, James Whiteway, Bojan Ristic e Giancarlo Bellucci