Scritto: Giovedì, 11 Febbraio 2021 06:17 Ultima modifica: Venerdì, 12 Febbraio 2021 19:29

Acido cloridrico nell'atmosfera di Marte e vapore acqueo in fuga


Il Trace Gas Orbiter della missione congiunta ESA-Roscosmos ExoMars ha rilevato un nuovo gas nell'atmosfera di Marte, oltre ad aver fornito altre informazioni su come il pianeta sta continuando a perdere la sua acqua.

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Infografica sulle osservazioni TGO sul vapore acqueo Infografica sulle osservazioni TGO sul vapore acqueo Credits: ESA

 Uno dei nodi cruciali nello studio di Marte è la ricerca di gas atmosferici legati all'attività biologica o geologica, nonché la comprensione dell'inventario idrico passato e presente del pianeta, per determinare se Marte avrebbe mai potuto sostenere la vita e se potrà sostenere la futura esplorazione umana. I risultati del team ExoMars, pubblicati su Science Advances in due studi distinti, svelano una nuova chimica e forniscono ulteriori approfondimenti sui cambiamenti stagionali e sulle interazioni superficie-atmosfera.

 

Una nuova chimica

 "Abbiamo scoperto l'acido cloridrico per la prima volta su Marte. Questa è la prima rilevazione di un gas alogeno nell'atmosfera di Marte e rappresenta un nuovo ciclo chimico da comprendere", ha detto Kevin Olsen dell'Università di Oxford, Regno Unito, uno dei principali scienziati che ha partecipato alla scoperta.

 L'acido cloridrico (HCl) è formato da un atomo di idrogeno ed uno di cloro. Quest'ultimo è uno degli elementi ricercati dagli scienziati, insieme allo zolfo, come possibili indicatori di attività vulcanica. Tuttavia, in questo caso, la natura delle osservazioni di acido cloridrico, il fatto che sia stato rilevato contemporaneamente in luoghi molto distanti e la mancanza di altri gas che ci si aspetterebbe in caso di attività vulcanica, indicano una fonte diversa. Piuttosto, la scoperta suggerisce un'interazione tra la superficie e l'atmosfera marziana completamente nuova, guidata dalle stagioni delle tempeste di polvere, mai esplorata finora.

Detection of hydrogen chloride in the atmosphere of Mars pillars

Esempio di spettri infrarossi raccolti dallo strumento "Atmospheric Chemistry Suite" (ACS), mentre la luce solare attraversava diversi strati di atmosfera marziana (metodo delle occultazioni illustrato nell'immagine successiva); si rilevano, tra le altre, le righe si assorbimento dovute ad HCl che ne hanno permesso la scoperta. - Credits: ESA/TGO

 In un processo molto simile a quello osservato sulla Terra, i sali sotto forma di cloruro di sodio, residui di oceani evaporati e incorporati nella superficie polverosa del pianeta, vengono trasportati nell'atmosfera dai venti. La luce solare riscalda l'atmosfera provocando la risalita della polvere, insieme al vapore acqueo rilasciato dalle calotte polari. La polvere salata reagisce con l'acqua atmosferica per rilasciare il cloro, che a sua volta reagisce con le molecole contenenti idrogeno per creare acido cloridrico. E questa è la parte interessante: "Hai bisogno di vapore acqueo per liberare il cloro e hai bisogno dei sottoprodotti dell'acqua, l'idrogeno, per formare acido cloridrico. L'acqua è fondamentale in questa chimica", ha detto Olsen. "Abbiamo osservato anche una correlazione con la polvere: vediamo più acido cloridrico quando l'attività della polvere aumenta, un processo legato al riscaldamento stagionale dell'emisfero meridionale".

 Ulteriori reazioni potrebbero vedere la polvere ricca di cloro o acido cloridrico tornare in superficie, forse come perclorati, già rilevati sulla superficie di Marte. La figura sottostante illustra il possibile ciclo dell'acido cloridrico su Marte.

How hydrogen chloride may be created on Mars article

Credits: ESA

 Il team ha individuato per la prima volta il gas durante la tempesta di polvere globale nel 2018 (quella che spense per sempre il piccolo rover Opportunity), osservandolo apparire simultaneamente negli emisferi settentrionale e meridionale, ed assistendo alla sua sorprendente rapida scomparsa alla fine del periodo polveroso stagionale. I dati sulla successiva stagione delle tempeste ha nuovamente mostrato un incremento di HCl. "È incredibilmente gratificante vedere i nostri strumenti sensibili nel rilevare un gas mai visto prima nell'atmosfera di Marte", ha commentato Oleg Korablev, ricercatore principale dello strumento Atmospheric Chemistry Suite, responsabile della scoperta. "La nostra analisi collega la formazione ed il declino del gas acido cloridrico alla superficie di Marte".

 "Questa è la prima nuova classe di gas scoperta dall'osservazione del metano dal Mars Express dell'ESA nel 2004, che ha motivato la ricerca di altre molecole organiche e che alla fine è culminata nello sviluppo della missione Trace Gas Orbiter, per la quale il rilevamento di nuovi gas è un obiettivo primario", ha detto Håkan Svedhem, scienziato del progetto ExoMars Trace Gas Orbiter dell'ESA.

 

Aumento del vapore acqueo

 Oltre ai nuovi gas, il Trace Gas Orbiter sta anche svelando come Marte abbia perso la sua acqua, un processo, collegato ai cambiamenti stagionali, che è evidentemente in corso ancora oggi. Un tempo sul Pianeta Rosso erano presenti mari, laghi e fiumi, mentre adesso l'acqua rimasta è confinata nelle calotte glaciali o sepolta sottoterra. L'inesorabile perdita del prezioso liquido continua ancora oggi, sotto forma di idrogeno e ossigeno che escono dall'atmosfera.

 "Il rapporto tra deuterio e idrogeno, D / H, è il nostro cronometro, una potente metrica che ci racconta la storia dell'acqua su Marte e come si è evoluta la perdita di acqua nel tempo. Grazie al Trace Gas Orbiter di ExoMars, ora possiamo capire meglio e calibrare questo cronometro e testare potenziali nuovi serbatoi d'acqua su Marte", Geronimo Villanueva del Goddard Space Flight Center della NASA e autore principale di questa ricerca.

exomars studia atmosferaCome ExoMars studia l'atmosfera. - Credit: ESA

 

 "Con il Trace Gas Orbiter possiamo osservare il percorso degli isotopologhi dell'acqua mentre salgono nell'atmosfera con un livello di dettaglio prima impossibile. Le misurazioni precedenti fornivano solo la media sulla profondità dell'intera atmosfera. È come se prima avessimo una vista 2D, mentre ora possiamo esplorare l'atmosfera in 3D", ha detto Ann Carine Vandaele, ricercatrice principale dello strumento Nadir and Occultation for MArs Discovery (NOMAD) utilizzato per questa indagine.

 Le nuove misurazioni rivelano una drammatica variabilità in D / H con l'altitudine e la stagione. "È interessante notare che una volta che l'acqua è completamente vaporizzata, essa mostra principalmente un grande arricchimento nell'acqua semi-pesante ed un rapporto D/H sei volte maggiore di quello della Terra in tutti i luoghi dove si trovano riserve idriche su Marte, a conferma che nel tempo sono state perse grandi quantità di acqua", ha detto Giuliano Liuzzi dell'American University e del Goddard Space Flight Center della NASA.

 I dati ExoMars raccolti tra aprile 2018 e aprile 2019 hanno anche mostrato tre casi che hanno accelerato la perdita di acqua dall'atmosfera: la tempesta di polvere globale del 2018, una breve ma intensa tempesta regionale nel gennaio 2019 e il rilascio di acqua dalla calotta polare meridionale durante i mesi estivi legati al cambio stagionale. Di particolare rilievo è un pennacchio di vapore acqueo in aumento durante l'estate meridionale che potrebbe potenzialmente iniettare acqua nell'atmosfera superiore su base stagionale e annuale.

 Le future osservazioni coordinate con altri veicoli spaziali tra cui il MAVEN della NASA, che si concentra sull'alta atmosfera, forniranno approfondimenti complementari all'evoluzione dell'acqua durante l'anno marziano.
"Il mutare delle stagioni su Marte, e in particolare l'estate relativamente calda nell'emisfero meridionale, sembra essere la forza trainante dietro le nostre nuove osservazioni come la maggiore perdita di acqua atmosferica e l'attività della polvere legata alla rilevazione del cloruro di idrogeno, che vediamo negli ultimi due studi ", aggiunge Håkan. "Le osservazioni di Trace Gas Orbiter ci consentono di esplorare l'atmosfera marziana come mai prima d'ora".

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Video sulla perdita di acqua dall'atmosfera marziana Credits: ESA
Elisabetta Bonora

Nella vita lavorativa mi occupo di web, marketing e comunicazione, digital marketing. Nel tempo libero sono un'incontenibile space enthusiast e mamma di Sofia Vega.
Mi occupo di divulgazione scientifica, attraverso questo web, collaborazioni con riviste del settore ed image processing delle foto provenienti dalle missioni robotiche. Appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro. Nel 2019 è uscito il mio primo libro "Con la Cassini-Huygens nel sistema di Saturno".
Amo le missioni robotiche inviate nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

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