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MAVEN: mappate le correnti elettriche intorno al pianeta

28 maggio 2020
Cinque anni dopo l' entrata in orbita attorno a Marte del veicolo spaziale MAVEN della NASA, i dati della missione hanno portato alla creazione di una mappa dei sistemi di corrente elettrica nell'atmosfera marziana. Queste correnti svolgono un ruolo fondamentale nella perdita atmosferica che ha trasformato Marte da un mondo che avrebbe potuto sostenere la vita a un deserto inospitale.

La missione MAVEN in orbita ormai da cinque anni intorno a Marte ha fornito dati utili a creare una mappa dei sistemi di corrente elettrica che si trovano attorno al pianeta per determinare la quantità precisa di energia che viene prelevata dal vento solare e alimenta la fuga atmosferica, principale causa che ha lo trasformato nel corso dei millenni in un deserto inospitale.
Anche la Terra possiede questo genere di sistemi, possiamo vederli sotto forma di luci colorate nel cielo notturno vicino alle regioni polari in fenomeni note come aurore, o luci del nord e del sud. L'aurora terrestre è fortemente legata alle correnti, generate dall'interazione del campo magnetico terrestre con il vento solare, che scorrono lungo le linee del campo magnetico verticale nell'atmosfera, concentrandosi nelle regioni polari. Studiare il flusso di elettricità a migliaia di miglia sopra le nostre teste, tuttavia, racconta solo una parte della storia dell'evoluzione di Marte e la differenza sta nei rispettivi campi magnetici dei pianeti, perché mentre il magnetismo della Terra proviene dall'interno, per Marte non è così.

Campi magnetici planetari

Il magnetismo terrestre proviene dal nucleo del pianeta, dove il ferro fuso e carico elettricamente scorre attraverso la crosta. Il suo campo magnetico è globale, il che significa che circonda l'intero pianeta. Poiché Marte è un pianeta roccioso e terrestre come la Terra, si potrebbe supporre che lo stesso tipo di paradigma magnetico funzioni anche lì. Tuttavia, Marte non genera un campo magnetico da solo, al di fuori di alcune chiazze relativamente piccole di crosta magnetizzata perciò qualcosa di diverso da ciò che osserviamo sulla Terra sta accadendo sul Pianeta Rosso.

Cosa accade nell'atmosfera di Marte?

Il vento solare, costituito in gran parte da elettroni e protoni caricati elettricamente, soffia costantemente dal Sole a circa un milione di miglia all'ora. Scorre attorno a noi e interagisce con gli oggetti presenti nel nostro Sistema Solare. Anche il vento solare è magnetizzato e questo campo magnetico non può facilmente penetrare nell'atmosfera superiore di pianeti non magnetizzati come Marte. Invece, le correnti che induce nella ionosfera del pianeta causano un accumulo e un rafforzamento del campo magnetico, creando una cosiddetta magnetosfera "indotta". Ma come il vento solare alimenti questa magnetosfera indotta su Marte non è stato ancora ben compreso fino a oggi.
Quando gli ioni e gli elettroni del vento solare si infrangono in questo campo magnetico indotto più forte vicino a Marte, sono costretti a fluire a causa della loro carica elettrica opposta. Alcuni ioni scorrono in una direzione, altri elettroni nell'altra direzione, formando correnti elettriche che si propagano dal lato giorno al lato notte del pianeta. Allo stesso tempo, i raggi X e le radiazioni ultraviolette ionizzano costantemente parte dell'atmosfera superiore di Marte, trasformandola in una combinazione di elettroni e ioni caricati elettricamente che possono condurre elettricità.
"L'atmosfera di Marte si comporta un po 'come una sfera di metallo che chiude un circuito elettrico", ha detto il fisico sperimentale Robin Ramstad dell'Università del Colorado, autore di una ricerca su questo argomento. "Le correnti scorrono nell'atmosfera superiore, con gli strati di corrente più forti che persistono a 120-200 chilometri sopra la superficie del pianeta." Sia MAVEN che le missioni precedenti hanno già visto tracce di questi strati, ma non sono mai stati in grado di mappare l'intero circuito, dalla sua generazione nel vento solare sino a dove l'energia elettrica si deposita nell'atmosfera superiore.
Rilevare direttamente queste correnti nello spazio è incredibilmente difficile ma fortunatamente le correnti distorcono i campi magnetici nel vento solare, rilevabili dal sensibile magnetometro MAVEN. Il team ha quindi utilizzato MAVEN per mappare la struttura media del campo magnetico attorno a Marte in tre dimensioni e ha calcolato le correnti direttamente dalle distorsioni della struttura del campo magnetico.

Il destino del Pianeta rosso

Senza un campo magnetico globale che circonda Marte, le correnti indotte dal vento solare possono formare una connessione elettrica diretta all'atmosfera superiore marziana. Le correnti trasformano l'energia del vento solare in campi magnetici ed elettrici che accelerano le particelle atmosferiche cariche nello spazio, guidando la fuga atmosferica nello spazio. I nuovi risultati rivelano caratteristiche inaspettate nell'obiettivo di MAVEN di comprendere la fuga atmosferica: l'energia che guida la fuga sembra essere attinta da un volume molto più grande di quanto si ritenesse.
La perdita atmosferica guidata dal vento solare è stata attiva per miliardi di anni e ha contribuito alla trasformazione di Marte da un pianeta caldo e umido che avrebbe potuto ospitare la vita a un freddo deserto globale: MAVEN continuerà a esplorare il funzionamento di questo processo per capire quanta atmosfera del pianeta sia andata perduta.

fonti: NASA

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