Immagini di Hubble nel lontano ultravioletto di Marte vicino al suo massimo avvicinamento al Sole, o perielio, il 19 dicembre 2016. Credits: NASA, ESA, STScI, John T. Clarke (Università di Boston)
Marte un tempo era un pianeta ricco d’acqua. Oggi, invece, è un deserto arido. Cosa è accaduto a tutta quell’acqua? Come è fuggita dalla superficie? Si è dispersa nello spazio, o è filtrata nel sottosuolo? Se si è dispersa, quali sono i processi che hanno favorito questo evento?
Di recente, grazie alle osservazioni combinate del telescopio spaziale Hubble e dell’orbiter marziano MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) della NASA, gli scienziati hanno compreso meglio il processo attraverso cui l’acqua di Marte sembrerebbe essersi dispersa nello spazio.
In particolare la ricerca, guidata da John Clarke del Center for Space Physics presso la Boston University, si è concentrata sulla fuga di atomi di idrogeno, una componente chiave dell’acqua, dalla sua atmosfera.
Le informazioni raccolte hanno permesso ai ricercatori di estrapolare il tasso di fuga dell’idrogeno all’indietro nel tempo, per comprendere la storia della perdita dell’acqua sul Pianeta Rosso.
Uno dei principali meccanismi che, secondo le nostre attuali conoscenze e teorie, spiega la perdita di acqua da Marte riguarda la fuga di idrogeno dall’atmosfera.
Quando la luce solare colpisce le molecole d’acqua presenti nella rarefatta atmosfera marziana, queste si separano in atomi di idrogeno e ossigeno. L’idrogeno, essendo leggero, sfugge facilmente dalla gravità del pianeta e si disperde nello spazio.
Un fattore rilevante in questo processo è la presenza di deuterio, una forma più pesante di idrogeno, che sfugge più lentamente. Nel tempo, poiché è stato perso più idrogeno che deuterio, il rapporto tra deuterio e idrogeno è aumentato nell’atmosfera. Misurando questo rapporto, gli scienziati possono stimare i processi che hanno determinato i tassi di fuga negli ultimi 4 miliardi di anni, e quindi quanta acqua fosse presente su Marte in passato.
L’orbiter MAVEN non è abbastanza sensibile da vedere l’emissione di deuterio in ogni momento dell’anno marziano. Rispetto alla Terra infatti, Marte si trova molto più lontano dal Sole nel corso della sua orbita ellittica durante il lungo inverno marziano, e le emissioni di deuterio diventano deboli.
Clarke e il suo team avevano quindi bisogno dei dati di Hubble per colmare le lacune di MAVEN, e completare un ciclo annuale di osservazioni per tre anni marziani (ciascuno dei quali è di 687 giorni terrestri). Hubble ha anche fornito dati aggiuntivi risalenti al 1991, prima dell’arrivo di MAVEN su Marte nel 2014.
Le osservazioni congiunte dei due strumenti hanno rivelato un’atmosfera marziana più dinamica e complessa di quanto ipotizzato. Precedentemente si pensava che gli atomi di idrogeno e deuterio si muovessero lentamente verso gli strati superiori dell’atmosfera prima di fuggire nello spazio. Tuttavia, è emerso che le variazioni stagionali e l’orbita ellittica di Marte provocano un riscaldamento rapido dell’atmosfera, soprattutto quando il pianeta è più vicino al Sole.
Ogni anno marziano, quando il Pianeta Rosso si avvicina alla nostra stella, l’acqua si spinge rapidamente verso gli strati superiori, dove le molecole vengono spezzate dalla luce solare e rilasciate nell’atmosfera. Inoltre, le collisioni con i protoni del vento solare forniscono ulteriore energia e accelerano la fuga di questi atomi.
Queste scoperte suggeriscono che la fuga dell’idrogeno dall’atmosfera di Marte sia effettivamente stato un processo con un ruolo molto importante nel determinare la perdita d’acqua dal Pianeta Rosso. Anche se non l’unico, e sicuramente serviranno ulteriori studi, anche più approfonditi, indipendenti da questo, per dare risposte certe.
Nel frattempo, risultati come questi sono importanti per comprendere non solo la storia di Marte, ma anche per lo studio di altri pianeti potenzialmente abitabili. Marte, come la Terra e Venere, si trova nella zona abitabile del nostro Sistema Solare, dove l’acqua liquida può esistere. Tuttavia, ogni pianeta ha avuto un’evoluzione climatica molto diversa.
Studiando come l’acqua è scomparsa su Marte, gli scienziati possono ottenere indizi su come potrebbero evolversi i pianeti in orbita attorno ad altre stelle.
Inoltre, capire come l’acqua si è persa aiuta a prevedere il destino di Marte, e se un giorno potrebbe diventare nuovamente abitabile.
I risultati sono stati pubblicati in un articolo su Science Advances, reperibile qui.
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