Le missioni ExoMars e Mars Express dell’ESA hanno individuato per la prima volta vulcani ghiacciati vicino all’equatore di Marte, una parte del pianeta dove si riteneva impossibile che esistesse il ghiaccio.
I vulcani ghiacciati di Marte
Il fenomeno è stato rintracciato in cima ai vulcani ghiacciati Tharsis: i vulcani più alti non solo su Marte ma nel Sistema Solare. È stato osservato per la prima volta dall’ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) dell’ESA, e successivamente sia da un altro strumento a bordo del TGO che dal Mars Express dell’ESA.
“Pensavamo che fosse impossibile che si formasse del ghiaccio attorno all’equatore di Marte, poiché il mix di sole e atmosfera sottile mantiene le temperature relativamente alte sia in superficie che in cima alle montagne, a differenza di ciò che vediamo sulla Terra, dove ci si potrebbe aspettare di vedere picchi gelati”, ha dichiarato l’autore principale Adomas Valantinas, che ha fatto la scoperta, ricercatore post-dottorato presso la Brown University, negli Stati Uniti.
“La loro esistenza qui è entusiasmante e suggerisce che ci sono processi eccezionali in gioco che consentono la formazione del gelo”.
La regione di Tharsis su Marte
Le macchie di brina sono presenti per alcune ore intorno all’alba prima di evaporare alla luce del Sole. Nonostante siano sottili, probabilmente spessi solo un centesimo di millimetro (spessi quanto un capello umano), coprono una vasta area.
La quantità di ghiaccio rappresenta circa 150.000 tonnellate di acqua che si scambiano ogni giorno tra la superficie e l’atmosfera durante le stagioni fredde, l’equivalente di circa 60 piscine olimpiche.
La regione di Tharsis su Marte ospita numerosi vulcani, tra cui Olympus Mons e Tharsis Montes: Ascraeus, Pavonis e Arsia Mons. Molti di questi vulcani sono colossali e svettano sulle pianure circostanti ad altezze che vanno da una (Pavonis Mons) a tre (Olympus Mons) volte quella del Monte Everest terrestre.
Questi vulcani presentano caldere, grandi cavità, alle loro sommità, causate dallo svuotamento delle camere magmatiche durante le eruzioni passate. I ricercatori hanno ipotizzato che l’aria circola in un modo particolare sopra Tharsis. Questo crea un microclima unico all’interno delle caldere dei vulcani ghiacciati che consente la formazione di macchie di gelo appunto.
“I venti risalgono i pendii delle montagne, portando aria relativamente umida dalla superficie fino ad altitudini più elevate, dove si condensa e si deposita sotto forma di brina“, ha spiegato il coautore Nicolas Thomas, ricercatore principale del sistema di imaging a colori e stereo di superficie di TGO ( CaSSIS ) e supervisore del dottorato di Adomas presso l’Università di Berna.
“In realtà vediamo accadere questo sulla Terra e in altre parti di Marte, con lo stesso fenomeno che causa la nube marziana stagionale Arsia Mons Elongated Cloud . Il gelo che vediamo in cima ai vulcani ghiacciati di Marte sembra depositarsi soprattutto nelle regioni in ombra delle caldere, dove le temperature sono più fredde“.
Adomas, Nicolas e colleghi hanno individuato gelate sui vulcani Tharsis dell’Olimpo, Arsia e Ascraeus Mons e Ceraunius Tholus. Modellare il modo in cui si formano queste gelate potrebbe consentire agli scienziati di rivelare altri segreti rimanenti di Marte, tra cui dove esiste l’acqua e come si muove tra i serbatoi, e comprendere le complesse dinamiche atmosferiche del pianeta. Tale conoscenza è essenziale per la nostra futura esplorazione di Marte e per la nostra ricerca di possibili segni di vita oltre la Terra.
Questa scoperta segna la prima volta che viene trovata la brina all’equatore di Marte. Ma perché non era stato notato prima?
“Ci sono alcuni motivi: in primo luogo, abbiamo bisogno di un’orbita che ci permetta di osservare un luogo la mattina presto. Mentre i due orbiter marziani dell’ESA, Mars Express e TGO, hanno tali orbite e possono osservare a qualsiasi ora del giorno, molti di altre agenzie sono invece sincronizzati con il Sole e possono osservare solo nel pomeriggio”, ha specificato Adomas.
“In secondo luogo, la deposizione del gelo è legata alle stagioni marziane più fredde, rendendo la finestra per individuarlo ancora più stretta. Insomma, bisogna sapere dove e quando cercare le gelate effimere. Ci è capitato di cercarlo vicino all’equatore per qualche altra ricerca, ma non ci aspettavamo di vederlo sulle cime dei vulcani di Marte!”.
La scoperta del gelo si è basata sulla collaborazione tra due esploratori dell’ESA in orbita su Marte: ExoMars TGO e Mars Express. TGO è arrivato su Marte nel 2016 e ha fotografato e mappato la superficie, l’atmosfera e l’acqua di Marte sin dall’inizio della sua missione scientifica completa nel 2018. Mars Express orbita attorno a Marte dal 2003 e ha trascorso due decenni esplorando la superficie, il sottosuolo, i minerali e i fenomeni di Marte.
Il gruppo di ricerca ha individuato i vulcani ghiaciati con lo strumento CaSSIS di TGO. Hanno poi confermato la loro scoperta esaminando nuovamente l’area utilizzando lo spettrometro Nadir and Occultation for Mars Discovery (NOMAD) di TGO e la fotocamera stereo ad alta risoluzione (HRSC) di Mars Express.
Conclusioni
“Trovare acqua sulla superficie di Marte è sempre emozionante, sia per l’interesse scientifico che per le sue implicazioni per l’esplorazione umana e robotica“, ha affermato Colin Wilson, scienziato del progetto ESA sia per ExoMars TGO che per Mars Express.
“La bassa pressione atmosferica di Marte crea una situazione insolita in cui le cime delle montagne del pianeta non sono solitamente più fredde delle sue pianure, ma sembra che l’aria umida che soffia sui pendii delle montagne possa ancora condensarsi in gelo, un fenomeno decisamente simile alla Terra“.
“Questa scoperta è stata possibile grazie alla proficua collaborazione tra i due orbiter marziani dell’ESA e ad ulteriori modellizzazioni. Comprendere esattamente quali fenomeni sono uguali o diversi sulla Terra e su Marte mette davvero alla prova e migliora la nostra comprensione dei processi di base che si verificano non solo sul nostro pianeta natale, ma anche altrove nel Cosmo”.
