Nel maggio del 2024 il nostro pianeta è stato colpito dalla più grande tempesta solare registrata in oltre 20 anni. L’atmosfera terrestre venne completamente eccitata e si formarono delle brillanti aurore che furono osservate perfino in Messico.
La tempesta ha investito anche Marte e fortunatamente due satelliti dell’Agenzia spaziale europea (ESA), il Mars Express e l’ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO), erano nel posto giusto al momento giusto. In sole 64 ore TGO ha rilevato una dose di radiazioni equivalente a quella registrata in 200 giorni normali.
Un nuovo studio, pubblicato lo scorso 5 marzo in Nature Communications, rivela in modo più approfondito come questo evento abbia influenzato il pianeta rosso.
Jacob Parrott, ricercatore dell’ESA e principale autore dello studio, ha spiegato che l’impatto con il pianeta è stato ragguardevole, con l’atmosfera che si è riempita di elettroni: «è stata la più grande reazione a una tempesta solare che abbiamo mai visto su Marte», ha commentato.
Questa super tempesta ha causato un ingente incremento degli elettroni in due strati distinti dell’atmosfera marziana, a quote di circa 110 e 130 km, con rispettivi aumenti del 45 e del 278%. Si è trattata della più grande quantità di elettroni mai osservata in questi strati di atmosfera. Inoltre Jacob Parrott ha spiegato come le scelte di progetto delle sonde abbiano permesso loro di essere pronte a forti perturbazioni del meteo spaziale.
Come previsto in questi casi, la tempesta ha anche causato degli errori ai computer di entrambi i satelliti, ma fortunatamente le due sonde sono state costruite con componenti resistenti alle radiazioni e con dei sistemi specifici in grado di rilevare e riparare questi tipi di errori. I due orbiter sono tornati alla normale operatività in breve tempo.
Pionieri di una nuova tecnica
Per studiare l’impatto delle super tempesta su Marte, Jacob Parrott e i suoi colleghi hanno usato una tecnica innovativa attualmente in uso presso l’ESA e conosciuta come occultazione radio.
In primo luogo, Mars Express ha inviato un segnale radio a TGO nell’esatto istante in cui esso stava scomparendo sotto l’orizzonte marziano. Mentre TGO stava svanendo, il segnale radio è stato piegato (rifratto) dai vari strati dell’atmosfera marziana prima di essere raccolto dall’orbiter, permettendo così agli scienziati di raccogliere più dati relativamente a ciascun strato. I ricercatori hanno anche usato le osservazioni svolte dalla missione MAVEN della NASA, al fine di confermare le densità elettroniche atmosferiche.
Colin Wilson, scienziato del progetto Mars Express e TGO per ESA nonché coautore dello studio, ha illustrato la genesi di questa nuova tecnica:
In effetti questa tecnica è impiegata da decenni per esplorare il Sistema solare, ma utilizzando segnali trasmessi da una sonda spaziale verso la Terra. È solo negli ultimi cinque anni circa che abbiamo iniziato ad usarla per Marte, fra due satelliti come Mars Express e TGO, i quali di solito impiegano le radio per trasmettere dati fra orbiter e rover. È fantastico vederla in azione!
Differenti mondi, differente meteorologia
La tempesta ha avuto effetti molto differenti fra la Terra e Marte, e ciò evidenzia le differenze fra questi due pianeti.
Sulla Terra la reazione dell’alta atmosfera è stata più attenuata, grazie all’effetto schermante del campo magnetico terrestre. Com’è noto, oltre a deflettere molte delle particelle delle tempeste solari dalla Terra, il campo magnetico ne devia alcune verso i poli terrestri, dando vita alla spettacolari aurore.
Sebbene le loro differenze possano rendere arduo il confronto fra i due pianeti, comprendere come l’attività solare impatta sui pianeti del Sistema solare, in altre parole comprendere i meccanismi della meteorologia spaziale in modo da poter fare delle previsioni, è di importanza capitale. Come sappiamo, sulla Terra le tempeste solari possono essere pericolose e dannose sia per gli astronauti e gli equipaggiamenti nello spazio, sia per le infrastrutture al suolo, come le reti di distribuzione energetiche, le trasmissioni, i sistemi di navigazione, ecc.
Purtroppo, studiare la meteorologia spaziale è difficile poiché il Sole scaglia verso di noi materia e radiazioni in maniera alquanto irregolare, rendendo le misurazioni mirate molto aleatorie. Fortunatamente però gli scienziati dell’ESA sono riusciti ad impiegare questa tecnica dell’occultazione radio con Mars Express e TGO appena 10 minuti dopo che un grosso brillamento solare aveva colpito Marte. «Attualmente stiamo facendo solo due osservazioni alla settimana su Marte, quindi siamo stati estremamente fortunati», ha commentato Parrot.
Gli scienziati hanno catturato le conseguenze di tre eventi solari, facenti parte della stessa tempesta, ma diversi fra di loro per quello che riguarda la tipologia ed il meccanismo di emissione: un brillamento di radiazioni, un’esplosione di particelle ad alta energia, e un’eruzione di materiale, nota come espulsione di massa coronale (Coronal Mass Ejection – CME).
Questi eventi, combinati al fatto che Marte non ha un campo magnetico globale che può proteggerlo come accade sulla Terra, hanno riversato verso il pianeta plasma magnetizzato energetico ad alta velocità e raggi X. Quando questa raffica di materiale ha colpito le parti superiori dell’atmosfera del pianeta rosso, si è scontrata con gli atomi neutri che la compongono, strappandone via gli elettroni e riempiendo la regione di elettroni e particelle cariche.
«I risultati migliorano la nostra comprensione di Marte rivelandoci come le tempeste solari depositano energia e particelle nell’atmosfera, e ciò è un fatto importante se pensiamo che il pianeta ha perso sia enormi quantità di acqua sia la maggior parte della sua atmosfera nello spazio, molto probabilmente a causa del continuo flusso di particelle provenienti dal Sole. C’è inoltre un altro aspetto da considerare: la struttura e il contenuto dell’atmosfera di un pianeta influenzano il modo in cui i segnali radio viaggiano nello spazio. Se l’atmosfera di Marte è piena di elettroni, questo fatto potrebbe bloccare i segnali che usiamo per esplorare la superficie del pianeta tramite il radar, e questo è un fattore di cui tenere conto nella pianificazione di una missione, perché potrebbe impattare la nostra abilità di esplorare altri mondi», ha concluso Wilson.
Mars Express è partito dalla Terra il 2 giugno 2003 e ha raggiunto Marte nel dicembre successivo. Sin dall’inizio delle sue attività scientifiche, l’orbiter ha fornito vedute mozzafiato di Marte in 3D, assemblando inoltre la più completa mappa della composizione chimica della sua atmosfera. Ha studiato la luna interna Phobos con dettagli senza precedenti e ha tracciato la storia dell’acqua su tutto il globo, dimostrando che un tempo Marte aveva avuto le condizioni ambientali idonee per ospitare la vita.
TGO ha lasciato il nostro pianeta il 14 marzo 2016 ed ha raggiunto Marte il seguente mese di ottobre. Dopo alcune manovre di aerofrenata svolte nel 2017, il satellite ha potuto iniziare la sua attività scientifica nell’aprile 2018. TGO sta tutt’ora eseguendo delle osservazioni dettagliate sull’atmosfera del pianeta rosso, alla ricerca di gas di possibile importanza biologica, come il metano ed i suoi prodotti di degradazione.
Sono diverse le missioni dell’ESA che sono attualmente o che saranno presto impegnate a tenere d’occhio la nostra stella. Il Solar Orbiter dal novembre 2021 osserva costantemente il Sole tracciandone le sue attività (compresa la super tempesta del 2024). Ad esso si unirà la missione Smile per lo studio dell’interazione fra il campo magnetico terrestre e il vento solare, il cui lancio è previsto per la primavera del 2026. Infine, la missione Vigil, il cui lancio è previsto per il 2031, fornirà dati in tempo reale sui fenomeni solari potenzialmente pericolosi.
Fonte: ESA
