Atmosfera di Marte: fatti sulla composizione e sul clima

L'atmosfera di Marte è oltre 100 volte più sottile di quella terrestre ed è composta principalmente da anidride carbonica, azoto e gas argon. Secondo la NASA (si apre in una nuova scheda), le particelle di polvere ossigenate sollevate dalla superficie marziana riempiono l'atmosfera trasformando i cieli di Marte in un colore marrone ruggine.

L'acqua esiste su Marte ma l'atmosfera è troppo sottile per durare a lungo in superficie allo stato liquido. Invece, l'acqua su Marte si trova al di sotto della superficie delle regioni polari come ghiaccio d'acqua e anche come acqua salmastra stagionale scorre lungo i pendii delle colline e le pareti dei crateri.

Nonostante la sottile atmosfera di Marte, il Pianeta Rosso mostra ancora un clima dinamico ed eventi meteorologici estremi tra cui impressionanti tempeste di polvere e persino neve! Ma Marte non è sempre stato così. Gli scienziati della missione MAVEN della NASA hanno riferito che Marte una volta aveva un'atmosfera densa (si apre in una nuova scheda) che avrebbe potuto supportare l'acqua liquida superficiale sulla superficie per lunghi periodi di tempo.

Composizione dell'atmosfera di Marte

Secondo l'ESA (si apre in una nuova scheda), l'atmosfera di Marte è composta da 95,32% di anidride carbonica, 2,7% di azoto, 1,6% di argon e 0,13% di ossigeno. La pressione atmosferica in superficie è di 6,35 mbar che è oltre 100 volte inferiore a quella terrestre. Gli esseri umani quindi non possono respirare aria marziana.

Per gli sforzi di esplorazione di Marte con equipaggio, dobbiamo trovare un modo per generare ossigeno dalla sottile atmosfera di anidride carbonica e un esperimento condotto sul rover Perseverance della NASA ha dimostrato che è possibile. Il 20 aprile 2021, il rover ha utilizzato il suo MOXIE (abbreviazione di "Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment") per convertire con successo l'anidride carbonica in ossigeno su Marte. "MOXIE ha ancora molto lavoro da fare, ma i risultati di questa dimostrazione tecnologica sono pieni di promesse mentre ci muoviamo verso il nostro obiettivo di vedere un giorno gli umani su Marte". Jim Reuter, amministratore associato di This Web Technology Mission Directorate della NASA, ha affermato in una dichiarazione (si apre in una nuova scheda).

Clima e meteo marziano

Questa immagine del Mars Reconnaissance Orbiter della NASA mostra la pianura del Bosporos Planum sul Pianeta Rosso. I granelli bianchi sono depositi di sale trovati all'interno di un canale asciutto, un indizio del suo passato acquoso. (Credito immagine: NASA/JPL-Caltech/MSSS) (si apre in una nuova scheda)

All'inizio della sua storia Marte aveva un'atmosfera abbastanza densa da consentire all'acqua di scorrere sulla sua superficie. Secondo la NASA, alcune caratteristiche della superficie suggeriscono che Marte abbia subito enormi inondazioni circa 3,5 miliardi di anni fa.

Le immagini orbitali mostrano vaste pianure fluviali e possibili confini oceanici, mentre diversi rover su Marte hanno trovato prove di rocce imbevute d'acqua sulla superficie (come ematite o argilla). Tuttavia, per ragioni ancora poco conosciute, l'atmosfera marziana si è assottigliata.

Marte è molto più freddo della Terra a causa della sottile atmosfera e del fatto che è più lontano dal sole. La temperatura media su Marte è di circa meno 80 gradi Fahrenheit (meno 60 gradi Celsius), anche se può variare da meno 195 F (meno 125 C) vicino ai poli durante l'inverno fino a un confortevole 70 F (20 C) a mezzogiorno vicino all'equatore.

Come la Terra, Marte ha quattro stagioni ma a causa dell'orbita eccentrica del Pianeta Rosso, la durata di ogni stagione varia più che sulla Terra, secondo la scienza della NASA (si apre in una nuova scheda).

Un anno su Marte è quasi il doppio di uno sulla Terra. (Credito immagine: NASA) (si apre in una nuova scheda)

Lunghezza delle stagioni su Marte e sulla Terra secondo NASA Science.
Stagione (emisfero settentrionale) Durata della stagione marziana (sols) Durata della stagione terrestre (giorni)
Molla 194 93
Estate 178 93
Autunno 142 90
Inverno 154 89

Le calotte glaciali di Marte fatte di ghiaccio d'acqua e anidride carbonica, si restringono e crescono in risposta alle stagioni. Questi cambiamenti stagionali alle calotte polari influenzano l'atmosfera di Marte, che risponde come un unico grande sistema interconnesso, secondo una dichiarazione dell'ESA. "I livelli inferiore e medio dell'atmosfera di Marte sembrano essere accoppiati ai livelli superiori: c'è un chiaro legame tra loro durante tutto l'anno marziano", afferma Beatriz Snchez-Cano, scienziato planetario dell'Università di Leicester, nel Regno Unito.

"Ogni inverno, fino a un terzo della massa nell'atmosfera di Marte si condensa per formare uno strato ghiacciato a ciascuno dei poli del pianeta. Ogni primavera, parte della massa all'interno di questi cappucci sublima per ricongiungersi all'atmosfera e i cappucci si restringono visibilmente quando un risultato", ha affermato l'ESA.

Giganti diavoli di polvere sollevano regolarmente la polvere di ferro ossidato che ricopre la superficie di Marte. La polvere è anche una parte permanente dell'atmosfera, con quantità maggiori nell'autunno e nell'inverno settentrionali e quantità inferiori nella primavera e nell'estate settentrionali. Le tempeste di polvere di Marte sono le più grandi del sistema solare, capaci di ricoprire l'intero pianeta e durare mesi. Questi di solito si svolgono in primavera o in estate.

Gli effetti di una tempesta di polvere che ha ricoperto Marte nel 2018. Le immagini sono state catturate dal Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) della NASA e mostrano la grande tempesta di polvere che ha avvolto Marte, facendo perdere il contatto con la Terra al rover Opportunity della NASA. (Credito immagine: NASA/JPL-Caltech/MSSS) (si apre in una nuova scheda)

Queste tempeste di polvere possono devastare le missioni di esplorazione di Marte e possono persino effettuare voli a terra (sì, la Terra non è l'unico pianeta in cui i voli possono essere ritardati a causa del maltempo!). L'elicottero Ingenuity Mars della NASA avrebbe dovuto effettuare il suo 19° volo sul Pianeta Rosso il 5 gennaio 2022, quando una tempesta di sabbia vicino al cratere Jazero aveva altri piani.

"Il più notevole è stato un forte calo della densità dell'aria di circa una deviazione del 7% al di sotto di quanto osservato prima della tempesta di polvere", hanno affermato Jonathan Bapst e Michael Mischna, del team meteo/ambiente di Ingenuity in una dichiarazione. "Questa diminuzione osservata avrebbe portato la densità al di sotto della soglia inferiore di volo sicuro e avrebbe conferito un rischio indebito a This Webcraft. Abbiamo anche osservato l'effetto della polvere nella quantità di luce solare assorbita dal pannello solare di Ingenuity, che è scesa ben al di sotto del normale ' cieli sereni, un calo di circa il 18%. Passò più di un mese prima che Ingenuity fosse autorizzato a volare di nuovo, superando finalmente il suo 19° volo l'8 febbraio 2022.

Quanto tempo ci vuole per arrivare su Marte?

Distanza da Marte: quanto dista il Pianeta Rosso?

Una teoria sul motivo per cui le tempeste di polvere possono crescere così grandi su Marte inizia con le particelle di polvere nell'aria che assorbono la luce solare, riscaldando l'atmosfera marziana nelle loro vicinanze. Sacche calde di aria fluiscono verso le regioni più fredde, generando venti. I forti venti sollevano più polvere da terra, che a sua volta riscalda l'atmosfera, sollevando più vento e sollevando più polvere. Uno studio del 2015 ha inoltre suggerito che lo slancio di Marte, che è influenzato da altri pianeti, genera tempeste di polvere che circondano il pianeta quando lo slancio è massimo durante la prima parte della stagione delle tempeste di polvere.

A volte nevica anche su Marte. Si pensa che i fiocchi di neve marziani, fatti di anidride carbonica anziché acqua, siano particelle molto piccole che creano un effetto nebbia piuttosto che apparire come neve che cade. Le regioni polari nord e sud di Marte sono ricoperte da ghiaccio, in gran parte costituito da anidride carbonica, non acqua.

Come ha fatto Marte a perdere la sua atmosfera?

(Credito immagine: Goddard This Web Flight Center della NASA)

Ad un certo punto della storia di Marte, il Pianeta Rosso ha perso gran parte della sua atmosfera, trasformandolo da un mondo caldo e umido alle fredde pianure aride che vediamo oggi, ha affermato l'ESA in una nota (si apre in una nuova scheda)

L'atmosfera di Marte continua a "filtrare" in questo Web, ma come?

La teoria principale è che la gravità della luce di Marte, unita alla sua mancanza di campo magnetico globale, abbia lasciato l'atmosfera vulnerabile alla pressione del vento solare, il flusso costante di particelle provenienti dal sole. Nel corso di milioni di anni, la pressione del sole ha strappato le molecole più leggere dall'atmosfera, assottigliandola. Questo processo è allo studio della missione MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) della NASA. Altri ricercatori ipotizzano che forse un impatto gigantesco da parte di un piccolo corpo avrebbe strappato via l'atmosfera.

Risorse addizionali

Se desideri vedere dove si trova la missione Maven della NASA in questo momento, controlla la loro pagina della missione (si apre in una nuova scheda) con una vista simulata in tempo reale di This Webcraft. Interessato alla terraformazione? Dai un'occhiata al nostro articolo sulla possibilità di terraformare Marte per renderlo più ospitale. Esplora la scienza del diventare "interplanetario" con questo articolo coinvolgente di Interesting Engineering (si apre in una nuova scheda).

Bibliografia

  • Ramstad, Robin, et al. " Accoppiamento del vento marssolare globale e fuga ionica. (si apre in una nuova scheda) " Journal of Geophysical Research: This Web Physics 122.8 (2017): 8051-8062.
  • Snchez Cano, Beatriz, et al. " Variazioni del ciclo spaziale, stagionale e solare del contenuto di elettroni totali marziani (TEC): il TEC è un buon tracciante per i cicli atmosferici? (si apre in una nuova scheda)." Journal of Geophysical Research: Planets 123.7 (2018): 1746-1759.
  • Smith, David E., Maria T. Zuber e Gregory A. Neumann. " Variazioni stagionali dell'altezza della neve su Marte. (si apre in una nuova scheda) " Scienza 294.5549 (2001): 2141-2146.
  • Banfield, Don, et al. " L'atmosfera di Marte osservata da InSight. (si apre in una nuova scheda) " Nature Geoscience 13.3 (2020): 190-198.
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