Un nuovo studio dell'atmosfera di Marte rivela la presenza di vapore acqueo
Mars Express in orbita attorno a Marte.Credit: ESA
Una nuova analisi dei dati inviati dallo spettrofotometro SPICAM, a bordo del satellite Mars Express dell'ESA, ha rivelato per la prima volta che l'atmosfera del pianeta è sovrasatura di vapore acqueo. Questa sorprendente scoperta che ha importanti implicazioni per la comprensione del ciclo dell'acqua su Marte e per l'evoluzione della sua atmosfera, è presentata in un articolo di Science del 29 settembre 2011.
Anche se molti satelliti hanno visitato Marte dal 1970, sono state fatte pochissime misure dirette della struttura verticale dell'atmosfera del pianeta.
Nel complesso, la maggior parte degli strumenti che hanno operato finora in orbita guardava essenzialmente alla superficie. Studiando soltanto la distribuzione orizzontale dell’acqua, hanno tralasciato di esplorare il profilo verticale del vapore acqueo nell'atmosfera. Data la mancanza di misurazioni dirette, la rappresentazione della distribuzione verticale del vapore acqueo, elemento chiave nel ciclo idrologico di Marte, è generalmente basata sulle predizioni teoriche dei modelli climatici.
Finalmente un profilo verticale del vapore acqueo nell'atmosfera di Marte!
Il vapore acqueo su Marte
www.cnes.fr/imagezoom.php?location=...%27eau+sur+Mars
Questa lacuna è stata colmata dallo spettrometro SPICAM (Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Mars) di Mars Express. Utilizzato in modalità occultazione, quando scruta la luce del Sole che attraversa l'atmosfera del pianeta, appena prima dell'alba o del tramonto, lo strumento registra le misure dei diversi elementi costitutivi dell'atmosfera.
A quel punto possono essere stabiliti dei profili verticali di concentrazione, tra cui il vapore acqueo. Qui i dati SPICAM ottenuti nella gamma infrarosso in primavera e in estate nell'emisfero Nord, indicano che la distribuzione verticale del vapore acqueo nell'atmosfera di Marte non è coerente con ciò che prevedono i modelli climatici. Questi risultati forniscono la prima prova dell'esistenza di vapore acqueo nello stato di sovrasaturazione su Marte.
L'atmosfera di Marte contiene circa 10.000 volte meno vapore acqueo di quello contenuto nel'atmosfera terrestre. Se si condensasse sulla superficie, l'acqua nell'atmosfera di Marte, formerebbe uno strato dello spessore di 10 micron (1/100esimo di mm) su tutto il pianeta. Tuttavia, il vapore acqueo è un gas traccia caratterizzato da una forte dinamica e dimostra di essere uno dei costituenti atmosferici più variabili di Marte.
In condizioni standard terrestri, il vapore acqueo tende a condensarsi intorno a piccole polveri o particelle in sospensione, di particelle in aerosol o di sali, quando la temperatura scende al di sotto del "punto di condensazione. A quel punto, l'atmosfera è detta "satura", perché può contenere più umidità a questa temperatura e a questa pressione. Qualsiasi quantità di vapore acqueo al punto di condensazione, condensa in goccioline o in cristalli di ghiaccio che più tardi precipiteranno.
Tuttavia, quando i nuclei di condensazione (che si presume siano polvere minerali sospese in atmosfera) sono troppo rari, la condensazione è rallentata e non permette al vapore acqueo in eccesso di condensare. Questo fenomeno crea una sovrasaturazione in acqua che rimane sottoforma gassosa in disequilibrio.
Una sovra saturazione frequente
Finora, si riteneva a priori che tale sovrasaturazione non potesse esistere nell'atmosfera di Marte, peraltro molto fredda (- 100 ° C): si presumeva che ogni molecola di acqua oltre il livello di saturazione si dovesse trasformare immediatamente in ghiaccio.
Per Marte, le condizioni di pressione e temperatura consentono solo due stati per l'acqua: solido e / o gassoso.
Tuttavia, i dati di SPICAM hanno rivelato che la sovrasaturazione di vapore acqueo è un evento frequente su Marte. Dei livelli di sovrasaturazione molto alti vi sono stati trovati, fino a 10 volte superiori a quelli che si trovano sulla Terra.
In realtà, c'è molto più vapore acqueo nella parte superiore dell'atmosfera marziana di quanto si potesse immaginare .
Apparentemente i modelli climatici hanno fortemente sottovalutato la concentrazione di vapore acqueo ad altitudini superiori a 15 km, livello al di là del quale il vapore acqueo incontra il suo punto di condensazione teorica, dove l'acqua risulta presente in quantità da 10 a 100 volte in più di quanto non fosse previsto in origine.
Polo sud di Marte realizzata con dati provenienti
da Mars Express nel gennaio 2011
Credits: ESA
Luca Maltagliati, borsista dello CNES al Latmos, constata: "La distribuzione verticale del vapore acqueo è un fattore chiave nel ciclo idrologico su Marte, e un vecchio paradigma, che presuppone che l'acqua sia controllata principalmente dalla fisica della saturazione, dovrebbe essere completamente rivisto. La nostra scoperta ha importanti implicazioni per la comprensione del clima globale del pianeta, così come per il trasporto dell’ acqua in generale. Infatti, la capacità del vapore acqueo di esistere in uno stato di alta sovrasaturazione gli permette di alimentare degli strati atmosferici dominati da movimenti da nord a sud. Grazie a questo, l’emisfero Sud viene alimentato con acqua molto più efficacemente di quanto previsto dai modelli correnti attuali. Questo meccanismo probabilmente è perdurato e continuerà a perdurare ancora per migliaia di anni .
Franck Montmessin, scienziato dello SPICAM e co-autore dell’ articolo ha detto: “ I dati di SPICAM mostrano che una quantità molto maggiore di vapore acqueo può essere trasportata nell'atmosfera abbastanza in alto da essere distrutta per fotodissociazione”.
La radiazione solare spezza le molecole d'acqua e produce atomi di ossigeno e idrogeno sufficientemente leggeri per scappare verso lo spazio interplanetario. Questo ha implicazioni fondamentali sul tema dell’ acqua marziana, di cui si sa che una frazione significativa sfugge continuamente nello spazio da miliardi di anni, e spiega in parte la bassa concentrazione di acqua attuale.
Dopo queste prime rivelazioni iniziali, l'ulteriore analisi dei dati SPICAM potrebbe produrre risultati ancora più sorprendenti.
Riferimenti:
La prova di vapore acqueo in eccesso di saturazione nell'atmosfera di Marte, L. Maltagliati, F. Montmessin, A. Fedorova, O Korablev, F. Dimenticare, e J.-L Bertaux, Scienze, settembre 2011
Articolo tradotto da:
www.astrosurf.com/univers/actualite.htm
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