Cinque anni dopo che la navicella spaziale MAVEN della NASA è entrata in orbita attorno a Marte, i dati della missione hanno portato alla creazione di una mappa dei sistemi di corrente elettrica nell'atmosfera marziana.

"Queste correnti giocano un ruolo fondamentale nella perdita atmosferica che ha trasformato Marte da un mondo che avrebbe potuto ospitare la vita in un deserto inospitale, " ha detto il fisico sperimentale Robin Ramstad dell'Università del Colorado, Masso. "Stiamo attualmente lavorando sull'utilizzo delle correnti per determinare la quantità precisa di energia che viene prelevata dal vento solare e alimenta la fuga atmosferica". Ramstad è l'autore principale di un articolo su questa ricerca pubblicato il 25 maggio in Astronomia della natura .

La Terra ha tali sistemi attuali, anche:possiamo persino vederli sotto forma di giochi di luce colorati nel cielo notturno vicino alle regioni polari conosciute come l'aurora, o luci del nord e del sud. Le aurore della Terra sono fortemente legate alle correnti, generato dall'interazione del campo magnetico terrestre con il vento solare, che fluiscono lungo le linee verticali del campo magnetico nell'atmosfera, concentrandosi nelle regioni polari. Studiando il flusso di elettricità migliaia di miglia sopra le nostre teste, anche se, racconta solo una parte della storia sulla situazione su Marte. La differenza sta nei rispettivi campi magnetici dei pianeti, perché mentre il magnetismo della Terra viene dall'interno, Marte no.

Campi magnetici planetari

Il magnetismo della Terra viene dal suo nucleo, dove fuso, ferro elettricamente conduttore scorre sotto la crosta. Il suo campo magnetico è globale, nel senso che circonda l'intero pianeta. Poiché Marte è un roccioso, pianeta terrestre come la Terra, si potrebbe supporre che lo stesso tipo di paradigma magnetico funzioni lì, pure. Però, Marte non genera da solo un campo magnetico, al di fuori di chiazze relativamente piccole di crosta magnetizzata. Qualcosa di diverso da quello che osserviamo sulla Terra deve succedere sul Pianeta Rosso.

Cosa sta succedendo sopra 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 e interagisce con gli oggetti 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. Anziché, le correnti che induce nella ionosfera del pianeta provocano un accumulo e un rafforzamento del campo magnetico, creando una cosiddetta magnetosfera indotta. Il modo in cui il vento solare alimenta questa magnetosfera indotta su Marte non è stato ben compreso fino ad ora.

Quando gli ioni e gli elettroni del vento solare si scontrano in questo campo magnetico indotto più forte vicino a Marte, sono costretti a separarsi a causa della loro carica elettrica opposta. Alcuni ioni fluiscono in una direzione, alcuni elettroni nell'altra direzione, formando correnti elettriche che si avvolgono dal lato diurno a quello notturno del pianeta. Allo stesso tempo, i raggi X solari e le radiazioni ultraviolette ionizzano costantemente parte dell'atmosfera superiore su Marte, trasformandolo 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, " disse Ramstad. "Le correnti scorrono nell'atmosfera superiore, con gli strati attuali più forti che persistono a 120-200 chilometri (circa 75-125 miglia) sopra la superficie del pianeta." Sia MAVEN che le missioni precedenti hanno già visto accenni localizzati di questi strati attuali, ma non sono mai stati in grado di mappare il circuito completo, dalla sua generazione nel vento solare, dove l'energia elettrica si deposita nell'alta atmosfera.

Rilevare direttamente queste correnti nello spazio è estremamente difficile. Fortunatamente, le correnti distorcono i campi magnetici nel vento solare, rilevabile dal magnetometro sensibile di MAVEN. Il team ha utilizzato MAVEN per mappare la struttura media del campo magnetico attorno a Marte in tre dimensioni e ha calcolato le correnti direttamente dalle loro distorsioni della struttura del campo magnetico.

"Con una sola elegante operazione, la forza e i percorsi delle correnti emergono da questa mappa del campo magnetico, " ha detto Ramstad.

Il destino del pianeta rosso

Senza un campo magnetico globale che circonda Marte, le correnti indotte dal vento solare possono formare un collegamento elettrico diretto con l'alta atmosfera 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 diverse caratteristiche inaspettate particolari per l'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 spesso si supponesse.

La perdita atmosferica causata dal vento solare è attiva da miliardi di anni e ha contribuito alla trasformazione di Marte da pianeta caldo e umido che avrebbe potuto ospitare la vita in un freddo deserto globale. MAVEN sta continuando a esplorare come funziona questo processo e quanta parte dell'atmosfera del pianeta è andata perduta.

Questa ricerca è stata finanziata dalla missione MAVEN. Il ricercatore principale di MAVEN ha sede presso il Laboratorio di fisica dell'atmosfera e dello spazio dell'Università del Colorado, Masso, e la NASA Goddard gestisce il progetto MAVEN. La NASA sta esplorando il nostro Sistema Solare e oltre, scoprire mondi, stelle, e misteri cosmici vicini e lontani con la nostra potente flotta di missioni spaziali e terrestri.