Da pianeta caldo e umido a deserto freddo: la trasformazione di Marte e come ha perso acqua
Il Telescopio Hubble , in collaborazione con la missione MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) della NASA , ha rivelato nuovi dati importanti sulla velocità con cui Marte perde acqua nello spazio. Più di tre miliardi di anni fa, il pianeta rosso era caratterizzato da un clima caldo e umido , con vasti bacini d’acqua e un’atmosfera più densa. Oggi, però, Marte appare come un mondo freddo e desertico.
John Clarke dell’ Università di Boston ha spiegato che l’acqua su Marte può prendere due strade: può congelarsi nel suolo o le molecole di acqua possono dissociarsi in atomi che, successivamente, sfuggono nello spazio attraverso l’atmosfera. Nonostante la perdita massiccia di acqua nel corso del tempo, Marte conserva ancora importanti riserve sotterranee d’acqua a profondità comprese tra 11,5 e 20 chilometri. Queste riserve potrebbero formare uno strato globale di acqua profondo tra 1 e 2 chilometri.
Durante l’estate marziana, il ghiaccio presente nel permafrost e nelle calotte polari sublima, liberando vapore acqueo nell’atmosfera. Questo vapore si sposta da un polo all’altro, condensandosi durante l’inverno marziano, mentre una parte di esso raggiunge l’alta atmosfera dove la luce ultravioletta solare può fotodissociare le molecole d’acqua, separandole nei loro atomi costituenti. L’ossigeno rilasciato contribuisce all’ ossidazione delle superfici marziane, conferendo al pianeta il suo caratteristico colore rosso, oppure si lega al carbonio per formare anidride carbonica . Gli atomi di idrogeno, invece, possono sfuggire nello spazio se raggiungono una velocità sufficiente.
La missione MAVEN , lanciata nel 2014, ha il compito specifico di misurare questa perdita di idrogeno dall’atmosfera marziana. Le osservazioni hanno rivelato che il tasso di perdita degli isotopi di deuterio (una forma pesante di idrogeno) e idrogeno varia in base alle stagioni marziane, aumentando notevolmente quando Marte si trova al perielio – il punto della sua orbita più vicino al Sole . In questo periodo, il riscaldamento stagionale provoca una risalita del vapore acqueo verso l’atmosfera media, favorendo la perdita di gas leggeri.
Durante il perielio , le misurazioni mostrano che i livelli di deuterio nell’alta atmosfera sono circa cinque volte superiori rispetto a quelli osservati all’ afelio – il punto più distante dal Sole. Inoltre, le perdite di idrogeno durante il perielio sono venti volte maggiori rispetto all’afelio, quando MAVEN non è nemmeno in grado di rilevare la fuga di deuterio. Questo dimostra che la quantità di vapore acqueo nell’atmosfera è il fattore determinante nella fuga dei gas leggeri durante questo periodo.
Le scoperte di MAVEN e del Telescopio Hubble hanno dimostrato che il ciclo atmosferico di Marte è molto più dinamico di quanto si credesse. L’atmosfera si espande e si contrae rapidamente, influenzata dalle variazioni di luminosità solare, che può aumentare fino al 40% durante l’anno marziano. Tuttavia, la spiegazione completa della perdita di deuterio richiede ulteriori approfondimenti. Si ipotizza che una maggiore iniezione di energia nell’atmosfera possa provenire dai protoni del vento solare o dai raggi ultravioletti , che potrebbero fornire l’impulso necessario per la fuga di questo isotopo.