Schema del ciclo dell’acqua nell’atmosfera di Marte (cliccare per ringrandire). Crediti: Esa
Marte ha quattro fonti d’acqua conosciute. La prima è costituita dagli strati ricchi di ghiaccio nelle calotte polari. La seconda è sotterranea, nelle profondità del suo sottosuolo. La terza è l’acqua bloccata chimicamente in rocce e minerali come le argille, che alcune ricerche suggeriscono essere più abbondante degli altri serbatoi messi insieme. L’ultima, infine, è l’atmosfera, contenente vapore acqueo. Acqua allo stato gassoso buona parte della quale si è persa e continua a perdersi con l’evoluzione del pianeta.
Un processo conosciuto con il nome di fuga atmosferica che, secondo uno studio pubblicato ieri su Science, accade più rapidamente di quanto si pensasse. La graduale perdita di molecole di vapore acqueo si verifica nell’atmosfera superiore di Marte. Nell’esosfera, in particolare. In questo strato i processi fotochimici dissociano le molecole in atomi di idrogeno e ossigeno che, a causa della debole gravità del pianeta – circa un terzo di quella terrestre – vengono persi nello spazio interplanetario.
Nello studio, grazie ai dati ottenuti dai tre spettrometri a bordo del Trace Gas Orbiter, il satellite della missione ExoMars targato Esa e Roscosmos in orbita attorno al Pianeta rosso, un team guidato da Anna Fedorova dell’Accademia russa delle scienze e da ricercatori del Cnrs francese ha caratterizzato la distribuzione verticale di vapore acqueo nell’atmosfera marziana nelle stagioni primaverili ed estive, rilevando un accumulo di vapore acqueo in grandi quantità e proporzioni inaspettate a un’altitudine di 80 chilometri – in corrispondenza della mesosfera marziana. In questo strato, e in particolare in alcune sacche atmosferiche, le misure hanno mostrato un contenuto di vapore d’acqua che è da 10 a 100 volte maggiore di quello che la temperatura presente – attorno ai 160 gradi sotto zero – potrebbe teoricamente consentire.
Questa supersaturazione, secondo i ricercatori, renderebbe il trasferimento di vapore acqueo dalla mesosfera verso lo strato dell’esosfera più veloce rispetto ad altri meccanismi – come la trappola fredda, ovvero la formazione di nuvole di ghiaccio a bassa quota in seguito alla condensazione dell’acqua – che invece tenderebbero a rallentarlo, facilitando così la perdita di acqua allo stato gassoso nello spazio.
I dati raccolti dal team di ricerca mostrano anche che questo eccesso di acqua ad alta quota è influenzato molto dai cambiamenti stagionali che si verificano quando il pianeta si trova vicino al perielio, ancor più che dalle tempeste di polvere. Sebbene infatti in questo periodo su Marte compaiano tempeste di polvere su scala planetaria che possono concorrere alla fuga atmosferica, questi eventi, secondo i ricercatori, hanno un impatto minore. Gli scienziati suggeriscono quindi che sia l’avvicinarsi al perielio il principale regolatore della quantità di vapore acqueo nell’atmosfera. E poiché il perielio coincide con il periodo più caldo dell’anno marziano, questo è il motore che governa l’attuale perdita e che ha probabilmente governato la fuga di acqua nello spazio su scale temporali geologiche.
Riassumendo, quello che accade è questo, che è un po’ simile a ciò che accade sulla Terra per una parte del ciclo dell’acqua: quando il Sole illumina i grandi serbatoi di ghiaccio ai poli, il vapore acqueo viene rilasciato nell’atmosfera. Queste molecole d’acqua vengono trasportate dai venti verso quote più alte e più fredde dove, in presenza di particelle di polvere, possono condensarsi in nuvole e impedire o rallentare una rapida e massiccia progressione dell’acqua verso quote più elevate, il processo di trappola fredda a cui abbiamo fatto riferimento sopra. Tuttavia, quando il pianeta è vicino al perielio – cioè d’estate all’emisfero meridionale – l’atmosfera viene sovrasaturata regolarmente di vapore acqueo e il suo trasferimento dalla mesosfera verso l’esosfera è più veloce. La maggiore presenza di vapore acqueo ad altissima altitudine implica che un numero maggiore di atomi di idrogeno e ossigeno – prodotti dagli effetti fotochimici che lì si verificano – sono in grado di fuggire da Marte, amplificando la fuga di acqua e dunque la perdita di atmosfera.
Per saperne di più:
- Leggi su Science l’articolo “Stormy water on Mars: The distribution and saturation of atmospheric water during the dusty season”. di Anna A. Fedorova, Franck Montmessin, Oleg Korablev, Mikhail Luginin, Alexander Trokhimovskiy, Denis A. Belyaev, Nikolay I. Ignatiev, Franck Lefèvre, Juan Alday, Patrick G. J. Irwin, Kevin S. Olsen, Jean-Loup Bertaux, Ehouarn Millour, Anni Määttänen, Alexey Shakun, Alexey V. Grigoriev, Andrey Patrakeev, Svyatoslav Korsa, Nikita Kokonkov, Lucio Baggio, Francois Forget e Colin F. Wilson