Aurore verdi nell’atmosfera di Marte

Rappresentazione artistica della sonda TGO in orbita marziana. Fonte: ESA.

Grazie alla sonda europea ExoMars TGO per la prima volta è stata rilevata, intorno a un pianeta diverso dal nostro, la classica lucentezza verde che caratterizza le aurore boreali terrestri, dovuta all’interferenza di particelle cariche provenienti dallo spazio con l’ossigeno atomico presente nell’alta atmosfera.

L’atmosfera dei pianeti brilla costantemente durante il giorno e la notte; naturalmente i fenomeni notturni sono più facili da rilevare, ma il particolare punto di vista degli astronauti in orbita intorno alla Terra ci regala spesso splendide immagini di questo fenomeno durante la fase diurna dell’orbita.
Per quanto riguarda gli altri pianeti il fenomeno è stata ipotizzato già da lungo tempo ma mai nessuna sonda era riuscita nell’impresa di rilevarne la presenza.

L’emissione verde terrestre ripresa nel 2011 dalla ISS sopra il fiume Nilo. Credit: NASA.

«Una delle emissioni più forti e splendenti che origina dalla Terra è quella verde dovuta agli atomi di ossigeno che emettono una caratteristica lunghezza d’onda finora mai vista su altri pianeti», afferma Jean-Claude Gérard dell’università di Liegi in Belgio, primo autore di uno studio appena pubblicato sulla rivista scientifica Nature. «Finalmente, a 40 anni dalla sua predizione, grazie a TGO il fenomeno è stato osservato e registrato».

Il team di ricerca europeo guidato da Gérard è inoltre composto da ricercatori del Royal Belgian Institute for Space Aeronomy di Bruxelles, dell’Open University di Milton Keynes (Gran Bretagna), dell’Instituto de Astrofìsica de Andalucía/CSIC di Granada (Spagna) e dell’Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, INAF di Roma.
La scoperta è avvenuta utilizzando lo spettrometro NOMAD (Nadir and Occultation for Mars Discovery) e indirizzando il canale UVIS (Ultraviolet and VIsible Spectrometer) non più verso la superficie del pianeta ma verso il limite dell’atmosfera.

La sonda TGO (Trace Gas Orbiter) con evidenziati i quattro strumenti scientifici, tra cui NOMAD. Fonte: ESA.

«Le osservazioni finora condotte non avevano portato a nessun risultato nella ricerca della luminescenza verde», spiega Ann Carine Vandaele, Principal Investigator di NOMAD. «Abbiamo quindi deciso di orientare il canale UVIS verso il limite dell’alta atmosfera, così come si vede nelle fotografie della Terra riprese dalla ISS, ed è stato allora che abbiamo fatto la nostra scoperta».

Tra il 24 aprile e il 1º dicembre 2019 NOMAD ha osservato l’atmosfera marziana tra i 20 e 400 chilometri di quota, rilevando l’emissione verde tipica dell’ossigeno atomico soprattutto ad altitudini di 80 chilometri, variabili a seconda della distanza di Marte dal Sole.

Grafico dell’emissione rilevata dallo strumento UVIS. Si nota il picco a 557,7 nm molto evidente che diminuisce in base all’altitudine osservata. Fonte: Nature Astronomy.

Lo studio delle emissioni atmosferiche dei pianeti fornisce informazioni riguardanti la composizione e la dinamica dell’atmosfera, e rivela inoltre come la luce e il vento solare interagiscano con essa.
Comparando i dati provenienti da Marte con quelli ben noti del nostro pianeta, il team ha approfondito la ricerca puntando alla sua origine.

«Analizzando l’emissione abbiamo scoperto che essa viene prodotta per lo più dall’anidride carbonica (CO₂), che viene scissa nei suoi due costituenti, ossigeno e monossido di carbonio», continua Gérard. «L’emissione verde degli atomi di ossigeno è stata osservata sia nel campo del visibile sia nell’ultravioletto, con l’emissione visibile ben 16,5 volte più intensa di quella ultravioletta».

La ricerca naturalmente non si chiude qui; è anzi solo all’inizio perché questi primi risultati, pur essendo in accordo con i modelli teorici, non concordano con quanto avviene nell’atmosfera terrestre dove il fenomeno è decisamente molto più debole.

Fonti: ESA, Nature.

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Simone Montrasio

Appassionato di astronautica fin da bambino, gli studi e il lavoro mi hanno tenuto occupato nel settore chimico industriale fino al 2011 quando ho deciso di cambiare completamente vita e dedicarmi alla campagna. Collaboro felicemente con AstronautiNEWS dalla sua fondazione con una pausa sabbatica tra il 2011 e il 2013.

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