Rappresentazione artistica dell'ExoMars Trace Gas Orbiter dell'ESA che rileva il bagliore verde dell'ossigeno nell'atmosfera marziana. Questa emissione, avvistata sul lato diurno di Marte, è simile al bagliore notturno visto attorno all'atmosfera terrestre dallo spazio. Credits: ESA
Quando due atomi di ossigeno si combinano a formare una molecola, a un’altezza di circa 50 km sopra la superficie di Marte, si produce un debole bagliore di colore verde. Questo fenomeno, che accade anche sulla Terra, non era mai stato osservato prima in luce visibile sull’emisfero notturno di Marte.
Ora la missione ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) dell’ESA ci è riuscita. Un team internazionale guidato da scienziati dell’Università di Liegi ha sfruttato ExoMars TGO per osservare e datare l’emissione dovuta alla ricombinazione degli atomi di ossigeno, creati nel lato diurno di Marte e trasportati poi verso il lato notturno dai venti.
L’illuminazione verde che ne risulta, oltre a fornire indizi importanti sulla densità dell’atmosfera marziana, potrebbe essere sufficiente a illuminare la superficie marziana durante future missioni con equipaggio umano.
Quando esposte alla radiazione solare ultravioletta al di sopra di un’altitudine di 70 km, le molecole di anidride carbonica, principale costituente atmosferico dell’atmosfera di Marte, vengono divise in monossido di carbonio e atomi di ossigeno. Questi atomi di ossigeno vengono trasportati da una gigantesca cella di Hadley, un tipo di circolazione atmosferica convettiva.
Gli atomi di ossigeno si ricombinano in ossigeno molecolare sopra il polo invernale, nell’emisfero notturno, a un’altitudine di 30-50 km, emettendo radiazione infrarossa. Lo strumento OMEGA a bordo di Mars Express aveva rilevato emissioni infrarosse sul lato notturno di Marte, sopra le regioni polari, nel 2012.
Successivamente, nel 2020 ExoMars TGO aveva rilevato atomi di ossigeno verde brillante sopra il lato diurno di Marte. Questi atomi, trasportati dai venti, viaggiano anche verso il lato notturno e si ricombinano a quote inferiori, dando origine al bagliore visibile sopra l’emisfero notturno.
Orbitando attorno a Marte a un’altidutine di 400 km, TGO ha monitorato l’atmosfera marziana con il canale ultravioletto-visibile dello spettrometro NOMAD, UVIS-NOMAD. Inizialmente progettato per mappare lo strato di ozono che circonda il pianeta nell’ultravioletto, UVIS-NOMAD copre una gamma spettrale che si estende dal vicino ultravioletto al rosso. A questo scopo, lo strumento è solitamente orientato verso il centro del pianeta, e osserva la luce solare riflessa dalla superficie planetaria e dall’atmosfera.
Su proposta del team di Liegi, lo strumento è stato orientato appositamente per l’osservazione dell’alta atmosfera. Ha così tracciato il bagliore notturno, che si trova principalmente tra 40 e 60 km alle alte latitudini durante la stagione invernale. I ricercatori affermano che questo bagliore notturno dovrebbe essere osservabile non solo da un orbiter, ma anche dalla superficie marziana ad occhio nudo, in condizioni di cielo sereno.
Il bagliore notturno può fornire numerose informazioni sulla composizione e la dinamica dell’atmosfera marziana, nonché sulla densità dell’ossigeno. Rilevare queste emissioni è uno strumento eccellente per sondare la composizione e la dinamica dell’atmosfera superiore, tra 40 e 80 km. Una regione inaccessibile ai metodi diretti di misurazione della composizione utilizzando i satelliti.
Inoltre, il bagliore può anche rivelare come l’energia viene depositata sia dalla luce del Sole che dal vento solare, il flusso di particelle cariche emanate dalla nostra stella.
“Queste nuove osservazioni sono inaspettate e interessanti anche per i futuri viaggi sul Pianeta Rosso” ha affermato entusiasta Jean-Claude Gérard, planetologo dell’Università di Liegi. L’intensità del chiarore notturno nelle regioni polari, infatti, sarebbe tale che strumenti nell’orbita marziana potrebbero mappare e monitorare i flussi atmosferici. Inoltre, l’emissione è sufficientemente intensa da essere osservabile durante la notte polare da futuri astronauti in orbita, o dal suolo marziano.
Il bagliore notturno si osserva anche sulla Terra, ma non va confuso con le aurore. Le aurore si producono, su Marte come sulla Terra, quando gli elettroni energetici provenienti dal Sole colpiscono l’alta atmosfera. Variano molto, a seconda della direzione da cui gli elettroni arrivano, del modo in cui interagiscono con i gas, e via dicendo.
Il bagliore notturno, invece, è più omogeneo. Si distribuisce più o meno equamente in una fascia atmosferica precisa, dove le ricombinazioni degli atomi avvengono. Può comunque mostrare un’ampia gamma di colori, proprio come le aurore, a seconda di quali gas atmosferici sono più abbondanti a diverse altitudini.
Il bagliore verde notturno sul nostro pianeta è piuttosto debole, però sono molte le immagini scattate dagli astronauti della Stazione Spaziale Internazionale che lo ritraggono.
L’abstract dello studio, pubblicato su Nature Astronomy, è reperibile qui.
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