L’aurora boreale di Marte ‘imbrattata’

Sebbene Marte non abbia un campo magnetico globale, ha anche aurore, le cosiddette aurore protoniche. Sono creati dall’interazione del vento solare con l’atmosfera superiore di Marte e sono stati scoperti per la prima volta nel 2018 utilizzando i dati della sonda MAVEN della NASA. I ricercatori planetari hanno ora scoperto di più su queste aurore di protoni. Contrariamente a quanto precedentemente ipotizzato, questo fenomeno luminoso, che appare alla luce ultravioletta, non sembra essere distribuito uniformemente sull’intera giornata del pianeta, ma varia notevolmente nel tempo e nello spazio. Gli scienziati ritengono che questo tipo di fenomeno luminoso sia causato da disturbi nell’ambiente marziano. Tuttavia, i meccanismi esatti alla base di ciò devono ancora essere chiariti.

Le aurore boreali non sono rare sulla Terra. Le strisce verdi o rosse nel cielo vengono create quando le particelle del vento solare ad alta energia – per lo più elettroni – vengono deviate e accelerate dal campo magnetico terrestre e quindi interagiscono con le molecole di gas nella ionosfera. Le molecole di gas sono influenzate dalle collisioni con gli elettroni ad alta energia e rilasciano l’energia in eccesso sotto forma di luce quando tornano al loro stato fondamentale. Le linee del campo magnetico che si estendono ai poli portano alla concentrazione di aurore terrestri alle latitudini polari – dove la “gabbia magnetica” protettiva è più permeabile al vento solare. L’aurora boreale è stata osservata anche su altri pianeti con un forte campo magnetico, come Giove o Saturno. Marte, d’altra parte, non ha un campo magnetico globale, quindi secondo la saggezza convenzionale, non dovrebbe formare aurore.

Marte: l’aurora boreale anche senza campo magnetico

Ma nel 2018, Marte ha smentito gli scienziati della Terra: i dati della navicella spaziale MAVEN della NASA hanno rivelato che durante le tempeste solari, sul lato diurno del pianeta viene emesso un debole bagliore ultravioletto: aurore diffuse. Analisi più dettagliate hanno mostrato che i protoni del vento solare svolgono un ruolo importante in questo. Quando incontrano la ionosfera del pianeta rosso, interagiscono con le particelle cariche presenti e si trasformano temporaneamente in idrogeno neutro. Questo, a sua volta, permette loro di penetrare nell’atmosfera marziana nonostante la deviazione dell'”onda di prua” della ionosfera. Lì, queste particelle restituiscono parte della loro energia e quindi generano luce ultravioletta. In precedenti osservazioni di MAVEN e della navicella spaziale Mars Express dell’Agenzia spaziale europea, le aurore protoniche marziane sono apparse come un tratto uniformemente luminoso che si estendeva sull’intero pianeta.

Michael Chavin dell’Università del Colorado a Boulder e colleghi hanno ora scoperto cosa si nasconde dietro questo bagliore apparentemente regolare. Per il loro studio, hanno valutato nuovi dati di misurazione della sonda MAVEN e dello spettrofotometro ultravioletto (EMUS) della sonda Marte “Hope” degli Emirati Arabi Uniti. “Le osservazioni globali dell’atmosfera marziana superiore con questa sonda forniscono una prospettiva unica su una regione di importanza critica per le osservazioni di MAVEN”, spiega il coautore Shannon Curry dell’Università della California, Berkeley. “Questo tipo di osservazioni simultanee gettano luce sulla fisica fondamentale della dinamica atmosferica”.

Prima scoperta dell’aurora protonica “maculata”.

La valutazione dei dati di entrambe le sonde ha mostrato che le aurore protoniche di Marte sono significativamente meno regolari di quanto si pensasse in precedenza. Invece, ci sono forti differenze nell’intensità temporale e spaziale della radiazione UV. “Forniamo quindi la prima prova conclusiva dell’esistenza di aurore protoniche localizzate nello spazio su Marte”, afferma il team di ricerca. Essi ipotizzano che questa distribuzione irregolare dell’aurora sia dovuta alla turbolenza causata dall’interazione del vento solare e della ionosfera marziana. “Le osservazioni suggeriscono che l’ambiente del plasma marziano deve essere molto turbolento”, spiega Chavin. “Finora il vento solare è stato in grado di penetrare nell’alta atmosfera di Marte direttamente nei punti in cui abbiamo osservato forti aurore. Quindi quello che abbiamo visto con l’aurora era fondamentalmente una mappa che ci mostrava dove piove il vento solare sul pianeta. “

Non è stato ancora chiarito in dettaglio come queste perturbazioni avvengano nell’atmosfera marziana e nelle aurore protoniche. “Gli effetti di queste condizioni sull’atmosfera marziana sono ancora sconosciuti”, afferma Chavin. Ma lui e il suo team sperano che le sonde spaziali MAVEN e HOPE contribuiranno a ulteriori chiarimenti con i loro dati complementari.

Fonte: Michael Chaffin (Università del Colorado, Boulder) et al., Geophysical Research Letters, doi: 10.1029/2022GL099881

© wissenschaft.de – Nadia Podebrigar