Che cos’hanno in comune la migliore GIF astrofisica degli ultimi anni e un astronomo siciliano del 1600? Tutto quello che leggerete in questo post.
Questa è una delle migliori GIF astrofisiche di sempre: la superficie della cometa 67/P nientepopodimenoche ripresa dalla sonda ESA Rosetta (che poi ha pure sganciato sulla superficie della cometa quel cucciolo di lander che era Philae, il 12 novembre 2014).
Crediti: ESA/Rosetta/landrau
Sembra che ci sia una tormenta di neve sulla cometa, ma in realtà quelle tracce che si vedono sono dovute per la maggior parte alla polvere che riflette la luce del Sole.
E quei puntini sullo sfondo? Beh, quelle sono stelle, davvero. Qualcuno che ha la stessa pazienza di chi mi aspetta in orario a un appuntamento si è messo là a capire quali stelle fossero. Risultato: sono le stelle della costellazione del Cane Maggiore (la costellazione di Sirio).
Poi, bonus storico: avete notato quel puntone luminoso in alto a sinistra che tramonta dietro la cometa (a causa della rotazione della cometa, ndr)? Ecco, quello è un ammasso stellare chiamato NGC2362, ammasso scoperto da Giovanni Battista Hodierna nel 1654.
Giovanni Hodierna (Crediti: Wikimedia)
Hodierna era un astronomo siciliano e anche un prete. In quel di Ragusa, nel 1618 Hodierna osservò tre comete con un cannocchiale simile a quello di Galileo, iniziò a classificare nebulose e ammassi stellari e intrattenne una corrispondenza con Christiaan Huygens (che poi scoprì gli anelli di Saturno, per esempio). Così, per dire.
A volte per i fotografi ci vuole la fortuna con la C maiuscola, vero. Ma quando capita, come in questo caso, la foto è memorabile.
Che cos’è quella striscia verde davanti alla galassia di Andromeda? È una meteora!
Nel 2016 Fritz HelmutHemmerich (l’autore della foto) è stato fortunato abbastanza da beccare la frazione di secondo giusta in cui passava la meteora. Ma non solo: la bellezza di questa foto è anche nel fatto che ci fa viaggiare nello spazio e nel tempo in un attimo.
La galassia di Andromeda si trova a 2,5 milioni di anni luce di distanza da noi: quindi la luce impiega 2,5 milioni di anni per arrivare da noi, e dunque noi la vediamo in questa foto come era 2,5 milioni di anni fa. È un’altra galassia a spirale (come la nostra) e si trova al di fuori della Via Lattea. Tutte le stelle che si vedono attorno ad Andromeda in questa foto, invece, sono stelle che appartengono alla Via Lattea. La nostra Galassia ha dimensioni di circa 100 mila anni luce e quindi le stelle di questa foto molto più vicine a noi rispetto alla galassia di Andromeda. Le meteore sono le scie luminose che si formano quando dei detriti spaziali cadono sulla Terra e si vaporizzano durante la caduta. La meteora nella foto si è formata sopra le nostre teste, nell’atmosfera della Terra, quindi vicinissimo: l’atmosfera terrestre ha uno spessore di circa un centinaio di km.
In questa foto dunque sono compressi circa 23 miliardi di miliardi di km in prospettiva. Pensate, diversi fenomeni celesti in 23 miliardi di miliardi di km davanti ai vostri occhi, sul vostro schermo, ora. Buona visione.
La sonda NASA MAVEN è in orbita attorno a Marte e studia l’atmosfera del pianeta rosso. Infatti, MAVEN è l’acronimo di Mars Atmosphere and Volatile Evolution non per caso (in inglese maven vuol dire esperto).
Sappiamo già che l’atmosfera di Marte è molto rarefatta, anche a causa della gravità bassa di Marte. Se vogliamo, la gravità è la protagonista dal basso dei problemi dell’atmosfera di Marte. Tuttavia c’è anche un protagonista dall’alto: il vento solare, ovvero il flusso di particelle cariche che proviene dal Sole.
Sulla Terra il vento solare interagisce con il campo magnetico terrestre prima e l’atmosfera poi e produce le aurore, uno spettacolo sensazionale. Su Marte accade qualcosa di simile? Quasi.
Nel senso che sulla Terra, le particelle cariche che producono le aurore sono principalmente gli elettroni provenienti dal Sole. Su Marte invece i responsabili possono essere anche i protoni provenienti dal Sole. Ma vediamo bene che cosa succede perché è un po’ diverso da ciò che succede sul nostro pianeta.
Un’aurora mai vista prima
Un nuovo tipo di aurora su Marte è stato scoperto nel 2015 grazie al satellite MAVEN. La scoperta è avvenuta grazie a due strumenti a bordo di MAVEN: l’Imaging UltraViolet Spectrograph (IUVS) che misura la luce ultravioletta dall’atmosfera marziana e il Solar Wind Ion Analyzer (SWIA) che misura i protoni del vento solare che arrivano su Marte. Siccome in concomitanza di una misura di luce ultravioletta con IUVS si aveva anche un picco di protoni solari con SWIA, allora alla fine si è capito che le due cose erano collegate.
C’era però qualcosa che non tornava: infatti, queste nuove aurore marziane non si osservano solo ai poli come sulla Terra. Sul nostro pianeta questo è dovuto al fatto che le particelle cariche del vento solare sentono la presenza del campo magnetico e quindi subiscono quella che si chiama forza di Lorentz: in sostanza, il campo magnetico guida le particelle verso i poli e là avvengono le aurore.
Il fatto che su Marte le aurore non siano esclusiva dei poli in parte è dovuto al fatto che il campo magnetico marziano non sia poi questo granché (è una specie di residuo diciamo); ma vuole anche dire che questi protoni in qualche modo eludono quel poco che c’è di campo magnetico marziano. Siccome il campo magnetico agisce solo su particelle cariche, allora i protoni provenienti dal Sole hanno solo un modo per farla franca: accoppiarsi con degli elettroni e formare atomi di idrogeno, cioè particelle globalmente neutre dal punto di vista della carica elettrica.
In questa GIF con bow shock si intende l’ostacolo (tra virgolette) del debole campo magnetico marziano. Crediti: NASA
A questo punto, superato l’ostacolo del campo magnetico, gli atomi di idrogeno appena formati collidono con l’idrogeno già presente nell’atmosfera marziana e generano luce ultravioletta (che non possiamo vedere con i nostri occhi, ma va beh), proprio quella osservata da NASA MAVEN. E l’aurora che si forma è chiamata aurora di protoni, proprio in virtù del meccanismo che vi ho descritto.
Le aurore e l’acqua marziana
OK, tutto questo è meraviglioso: ma come possiamo usarlo per capire l’evoluzione dell’atmosfera di Marte?
Di nuovo protagonista assoluto è il satellite MAVEN: i recenti dati del satellite, targati 12 dicembre 2019, ci dicono che i periodi di più intensa attività di queste aurore di protoni marziane corrispondono proprio ai periodi in cui Marte disperde più atmosfera.
Il punto è che il Sole ha colpe ben più gravi di quelle di spedire pacchi di protoni su Marte. Infatti, la luce ultravioletta proveniente dal Sole, combinata con la perdita di atmosfera marziana, (soprattutto in passato, vista la situazione odierna…) è penetrata a quote atmosferiche dove c’era l’acqua: questo fenomeno ha spaccato le molecole d’acqua negli atomi costituenti, cioè idrogeno e ossigeno.
Quindi, la stragrande maggioranza di idrogeno presente nell’atmosfera marziana, con cui va poi a collidere il novello idrogeno che si forma dal vento solare, è idrogeno che una volta era parte di molecole d’acqua. Più aumenta il tasso di distruzione di acqua e fuga dell’atmosfera marziana, più aumenta la quantità di idrogeno pronta a fare da bersaglio, maggiore è quindi la produzione delle aurore di protoni.
Questa nuovo tipo di aurora scoperto di recente su Marte può essere allora usato come strumento per capire come sia cambiata l’atmosfera marziana nel tempo. Inoltre, si tratta di un fenomeno che ora andrà incluso in tutti i modelli teorici volti a replicare le condizioni che caratterizzano Marte. A quanto pare si tratta di un importante ingrediente per quanto riguarda lo studio sia del passato sia del futuro del pianeta rosso.
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