News di astrofisica

3 minuti di letturaLe aurore su Marte

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.

Lascia un commento

Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.