Secondo un nuovo studio una parte dell’acqua che era presente su Marte si sarebbe dispersa nello spazio. Ecco come.
Marte un tempo era un pianeta ricco d’acqua, come dimostrano le sue caratteristiche geologiche in superficie. Gli scienziati sanno che negli ultimi 3 miliardi di anni, una parte di quest’acqua è stata assorbita dal sottosuolo, ma cosa è successo al resto? Ora, il telescopio spaziale Hubble della NASA e le missioni MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) stanno aiutando a svelare quel mistero.
Dove è finita l’acqua di Marte?
“Ci sono solo due posti in cui l’acqua può finire. Può congelare nel terreno, oppure la molecola d’acqua può rompersi in atomi, e gli atomi possono sfuggire dalla parte superiore dell’atmosfera nello spazio”, ha spiegato il responsabile dello studio John Clarke dell’Università di Boston. “Per capire quanta acqua c’era e cosa le è successo, dobbiamo capire come gli atomi ‘fuggono’ nello spazio”.
Clarke e il suo team hanno combinato i dati di Hubble e MAVEN per misurare il numero e l’attuale tasso di fuga degli atomi di idrogeno che si disperdono nello spazio. Queste informazioni hanno permesso loro di estrapolare il tasso di fuga per comprendere la storia dell’acqua sul Pianeta Rosso.
Fuga di idrogeno e “idrogeno pesante”
Le molecole d’acqua nell’atmosfera marziana vengono scomposte dalla luce solare in atomi di idrogeno e ossigeno. In particolare, il team ha misurato l’idrogeno e il deuterio, che è un atomo di idrogeno con un neutrone nel nucleo. Questo neutrone conferisce al deuterio una massa doppia rispetto a quella dell’idrogeno. Poiché la sua massa è maggiore, il deuterio fuoriesce nello spazio molto più lentamente dell’idrogeno normale.
Nel tempo, poiché è stato perso più idrogeno che deuterio, il rapporto tra deuterio e idrogeno è aumentato nell’atmosfera. Misurare il rapporto oggi fornisce agli scienziati un indizio su quanta acqua era presente durante il periodo caldo e umido su Marte. Studiando come questi atomi sfuggono attualmente, possono comprendere i processi che hanno determinato i tassi di fuga negli ultimi quattro miliardi di anni e quindi estrapolare indietro nel tempo.
Un’atmosfera dinamica e turbolenta
Sebbene la maggior parte dei dati dello studio provenga dalla sonda spaziale MAVEN, quest’ultima non è abbastanza sensibile da vedere l’emissione di deuterio in ogni momento dell’anno marziano. A differenza della Terra, Marte oscilla lontano dal Sole nella sua orbita ellittica durante il lungo inverno marziano e le emissioni di deuterio diventano deboli. Clarke e il suo team avevano bisogno dei dati di Hubble per “colmare le lacune” e completare un ciclo annuale 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. La combinazione dei dati raccolti da queste missioni ha fornito la prima visione “olistica” degli atomi di idrogeno in fuga da Marte nello spazio.
Cosa succede quando Marte è vicino al Sole
“Negli ultimi anni gli scienziati hanno scoperto che Marte ha un ciclo annuale molto più dinamico di quanto ci si aspettasse 10 o 15 anni fa”, ha spiegato Clarke. “L’intera atmosfera è molto turbolenta, si riscalda e si raffredda in tempi brevi, anche di ore. L’atmosfera si espande e si contrae man mano che la luminosità del Sole su Marte varia del 40 percento nel corso di un anno marziano”.
Il team ha scoperto che i tassi di fuga di idrogeno e deuterio cambiano rapidamente quando Marte è vicino al Sole. Inizialmente si pensava che questi atomi si diffondessero lentamente verso l’alto attraverso l’atmosfera fino a un’altezza da cui potevano fuoriuscire.
La scoperta degli scienziati
Ma ora gli scienziati sanno che le condizioni atmosferiche cambiano molto rapidamente. Quando Marte è vicino al Sole, le molecole d’acqua, che sono la fonte dell’idrogeno e del deuterio, salgono attraverso l’atmosfera molto rapidamente rilasciando atomi ad altitudini elevate.
La seconda scoperta è che i cambiamenti nell’idrogeno e nel deuterio sono così rapidi che la fuga atomica ha bisogno di energia aggiuntiva per spiegarli. Alla temperatura dell’atmosfera superiore solo una piccola frazione degli atomi ha abbastanza velocità per sfuggire alla gravità di Marte. Atomi più veloci (super-termici) vengono prodotti quando qualcosa dà all’atomo una spinta di energia extra. Questi eventi includono collisioni di protoni del vento solare che entrano nell’atmosfera o luce solare che guida reazioni chimiche nell’atmosfera superiore.
Per saperne di più:
- Leggi il comunicato della NASA.
