La stagione primaverile nell'emisfero settentrionale di Marte è caratterizzata da una ricca attività dinamica atmosferica. Questa attività si verifica ai margini della calotta polare, spesso rivelata dalla presenza di tempeste di polvere locali.
Un nuovo studio approfondisce due aspetti tempeste di polvere marziane che si è verificato vicino al Polo Nord marziano nel 2019. I modelli delle nuvole sono sorprendentemente simili a quelli terrestri, indicando processi di formazione simili.
Mars Express dell'ESA ha monitorato le tempeste primaverili al Polo Nord. Si è scoperto che Marte produce modelli di nuvole sorprendentemente simili a quelli della Terra, che ricordano quelli delle regioni tropicali del nostro pianeta.
Due telecamere a bordo Mars Express – la Visual Monitoring Camera (VMC) e la High-Resolution Stereo Camera (HRSC) – insieme alla fotocamera MARCI a bordo del Mars Reconnaissance Orbiter della NASA, hanno ripreso le tempeste dall'orbita.
La sequenza di immagini VMC dimostra come le tempeste mostrino cicli ricorrenti di crescita e scomparsa nel corso dei giorni. Le viste più ampie delle immagini HRSC mostrano chiaramente strutture a spirale. Le spirali, che vanno da 1000 a 2000 km, condividono la stessa genesi dei cicloni extratropicali di quelli osservati alle medie e latitudini della Terra.
Le immagini rivelano un fenomeno particolare marzo. Mostrano che le tempeste di polvere marziane sono costituite da celle nuvolose più piccole regolarmente distanziate e disposte come granelli o ciottoli. La trama è visibile anche nelle nuvole Atmosfera terrestre.
La sequenza di immagini del VMC dimostra come le tempeste presentino cicli ricorrenti di crescita e scomparsa nel corso dei giorni. Le viste più ampie delle immagini HRSC mostrano chiaramente strutture a spirale. Le spirali, che vanno da 1000 a 2000 km, condividono la stessa genesi dei cicloni extratropicali di quelli osservati alle medie e latitudini della Terra.
Le immagini mostrano uno specifico fenomeno marziano. Dimostrano che le tempeste di polvere marziane sono composte da cellule nuvolose più piccole uniformemente distanziate e disposte come granelli o ciottoli. Si può vedere che anche le nuvole nell'atmosfera terrestre hanno una struttura.
La convezione, dove l'aria calda sale perché è meno densa dell'aria più fredda, crea trame riconoscibili. Quando l'aria sale al centro delle minuscole cellule della nuvola, si verifica questo tipo di convezione, nota come convezione a celle chiuse. Gli spazi vuoti del cielo attorno alle cellule nuvolose sono i percorsi attraverso i quali l'aria più fresca affonda sotto l'aria calda che sale.
On Terra, nell'aria che sale è presente acqua, che si condensa formando le nuvole. Le immagini delle nubi di polvere riprese dal Mars Express dimostrano lo stesso fenomeno, ma su Marte le colonne d'aria in aumento sono fatte di polvere anziché di acqua. L'aria piena di polvere viene riscaldata dal Sole, che la fa salire e formare cellule di polvere. Aree di affondamento dell'aria che hanno meno polvere circondano le cellule. Ciò si traduce nello schema granulare che può essere visto anche nelle immagini delle nuvole sulla Terra.
Gli scienziati hanno monitorato il movimento della cellula all'interno delle immagini per misurare la velocità del vento. È stato riscontrato che il vento soffia sulle strutture nuvolose a velocità fino a 140 km/h. Ciò allarga la forma delle celle nella direzione del vento. Nonostante le atmosfere caotiche e dinamiche di Marte e della Terra, la natura crea questi schemi ordinati.
Colin Wilson, scienziato del progetto Mars Express dell'ESA, ha dichiarato: “Quando si pensa a un’atmosfera simile a quella di Marte sulla Terra, si potrebbe facilmente pensare a un deserto o a una regione polare. È del tutto inaspettato, quindi, che seguendo il movimento caotico delle tempeste di polvere, si possano tracciare paralleli con i processi che si verificano nelle regioni tropicali della Terra umide, calde e decisamente molto diverse da Marte”.
Le foto del VMC hanno reso possibile la misurazione dell’altitudine delle nubi di polvere, il che rappresenta una scoperta significativa. L'altezza delle nuvole sopra il superficie marziana viene determinato misurando la lunghezza delle ombre che proiettano e combinando tale informazione con la conoscenza della posizione del Sole. I risultati hanno mostrato che la polvere può sollevarsi fino a 6-11 km sopra la superficie e che le cellule spesso avevano un diametro orizzontale di 20-40 km.
Agustín Sánchez-Levaga dell'Universidad del País Vasco UPV/EHU (Spagna), che guida il team scientifico VMC ed è l'autore principale di un articolo, disse, “Nonostante il comportamento imprevedibile delle tempeste di polvere su Marte e le forti raffiche di vento che le accompagnano, abbiamo visto che nella loro complessità possono emergere strutture organizzate come fronti e modelli di convezione cellulare”.
“Tale convezione cellulare organizzata non è unica della Terra e di Marte; le osservazioni dell'atmosfera venusiana effettuate da Venus Express mostrano probabilmente modelli simili. Il nostro lavoro sulla convezione secca di Marte è un ulteriore esempio del valore di studi comparativi di fenomeni simili che si verificano nelle atmosfere planetarie per comprendere meglio i meccanismi alla loro base in condizioni e ambienti diversi”.
Riferimento della Gazzetta:
- A. Sánchez-Lavega et al. Schemi cellulari e convezione secca nelle tempeste di polvere strutturate ai margini della calotta polare nord di Marte. Icarus. DOI: 10.1016/j.icarus.2022.115183
