Rilevato per la prima volta il gelo sui vulcani più alti di Marte

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Il rover Mars Perseverance della NASA ha acquisito questa immagine utilizzando l
Il rover Mars Perseverance della NASA ha acquisito questa immagine utilizzando la sua fotocamera Mastcam-Z destra. La Mastcam-Z è una coppia di fotocamere posizionate in alto sul montante del rover. Questa immagine è stata acquisita il 10 giugno 2024 (Sol 1175) Credito d’immagine: NASA/JPL-Caltech/ASU

Per la prima volta è stata individuata la brina d’acqua sui colossali vulcani di Marte, le montagne più alte del nostro sistema solare. Il team internazionale, guidato dall’Università di Berna, ha utilizzato le immagini a colori ad alta risoluzione della telecamera bernese CaSSIS a bordo della sonda ExoMars Trace Gas Orbiter dell’Agenzia Spaziale Europea. Capire dove si può trovare l’acqua e come viene trasportata è importante per le future missioni marziane e per la possibile esplorazione di Marte da parte dell’uomo.

ExoMars" è un programma spaziale dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ed è l’acronimo di esobiologia su Marte: per la prima volta dagli anni ’70, viene condotta una ricerca attiva sulla vita su Marte. A bordo dell’ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) si trova il Colour and Stereo Surface Imaging System (CaSSIS), un sistema di telecamere sviluppato e costruito da un team internazionale guidato da Nicolas Thomas dell’Istituto di Fisica dell’Università di Berna. CaSSIS osserva Marte dall’aprile 2018 e fornisce immagini a colori ad alta risoluzione della superficie marziana.

Utilizzando queste immagini a colori ad alta risoluzione, un team internazionale guidato da Adomas Valantinas è riuscito a individuare la brina d’acqua su Marte. Lo studio è stato appena pubblicato sulla rivista Nature Geoscience. Valantinas è stato dottorando presso il Dipartimento di Ricerca Spaziale e Scienze Planetarie dell’Istituto di Fisica dell’Università di Berna fino all’ottobre 2023 e attualmente è ricercatore in visita presso la Brown University (USA) grazie a una borsa di mobilità post-dottorato del Fondo Nazionale Svizzero (FNS).

Una scoperta inaspettata

Il gelo è stato scoperto sulle cime delle montagne più alte di Marte, i vulcani Tharsis. Questi vulcani sono le montagne più alte del sistema solare, con l’Olympus Mons che si erge fino a 26 chilometri sopra le pianure circostanti. Questa formazione di brina non era prevista, poiché queste montagne si trovano a basse latitudini, vicino all’equatore marziano. A queste basse latitudini, la forte radiazione solare tende a mantenere alte le temperature superficiali. Ecco perché non ci aspettavamo di trovare la brina in quelle zone", spiega Valantinas. Inoltre, la sottile atmosfera di Marte non raffredda sufficientemente la superficie, per cui le superfici ad alta quota possono diventare altrettanto calde di quelle a bassa quota durante le ore di mezzogiorno, cosa che non accade sulla Terra.

Valantinas spiega: "I venti ascensionali portano aria contenente vapore acqueo dalle pianure, che si raffredda e si condensa in quota". Questo è un fenomeno ben noto sia sulla Terra che su Marte". Lo stesso fenomeno causa la vistosa nube allungata di Arsia Mons e il nuovo studio dimostra che questo fenomeno porta anche a depositi di brina mattutina sui vulcani di Tharsis. Come abbiamo potuto vedere dalle immagini di CaSSIS, i sottili depositi di brina sono presenti solo per un breve periodo di tempo, ossia per alcune ore intorno all’alba, prima di evaporare alla luce del sole", continua Valantinas.

Una collaborazione di successo

Per identificare la brina, Valantinas e il team hanno analizzato più di 5.000 immagini della fotocamera CaSSIS Mars di Berna. Dall’aprile 2018, CaSSIS fornisce osservazioni dell’attività locale della polvere, dei cambiamenti stagionali nei depositi di ghiaccio di CO2 e dell’esistenza di valanghe secche su Marte. Nicolas Thomas commenta: ’Il fatto che ora siamo stati in grado di rilevare la deposizione notturna di ghiaccio d’acqua su Marte a lunghezze d’onda visive e con un’alta risoluzione è un’ulteriore prova delle impressionanti capacità scientifiche del sistema di telecamere bernesi.’

La scoperta è stata convalidata dalle osservazioni indipendenti della High Resolution Stereo Camera (HRSC) a bordo dell’orbiter Mars Express dell’ESA e dello spettrometro Nadir and Occultation for Mars Discovery (NOMAD) a bordo del TGO. Ernst Hauber, geologo presso l’Istituto di Ricerca Planetaria DLR di Berlino e co-autore dello studio attuale, spiega: "Questo studio mostra molto bene quanto siano preziosi i diversi strumenti orbitali. Combinando le misurazioni di diversi strumenti e la modellazione, possiamo migliorare la nostra comprensione delle interazioni tra l’atmosfera e la superficie in un modo che non sarebbe possibile con un solo strumento". Secondo Hauber, i risultati mostrano anche quanto sia importante l’osservazione a lungo termine dei processi planetari, poiché alcuni fenomeni diventano visibili solo confrontando diverse misurazioni nel tempo.

Risultati importanti per le future missioni su Marte

Nonostante il loro piccolo spessore - probabilmente solo un centesimo di millimetro (lo spessore di un capello umano) - le chiazze di brina coprono un’area enorme. La quantità di brina corrisponde a circa 150.000 tonnellate di acqua scambiata tra la superficie e l’atmosfera ogni giorno durante la stagione fredda, il che equivale a circa 60 piscine olimpioniche", spiega Valantinas.

Capire dove si trova l’acqua e come si sposta da un bacino all’altro è importante per molti aspetti della ricerca su Marte", afferma Thomas. Naturalmente vogliamo capire i processi fisici che determinano il clima su Marte. Ma capire il ciclo dell’acqua su Marte è anche di grande importanza per trovare risorse importanti per la futura esplorazione umana di Marte e per scoprire dove c’è l’acqua su Marte e se Marte era o è abitabile in passato o oggi", conclude Valantinas.