Un misteriosamente lungo, una nube sottile è apparsa di nuovo sul vulcano Arsia Mons, alto 20 km, su Marte. Credito:ESA/GCP/UPV/EHU Bilbao
Quando arriva la primavera nel sud di Marte, una nuvola di ghiaccio d'acqua emerge vicino al vulcano Arsia Mons, alto 20 chilometri, allungandosi rapidamente per molte centinaia di chilometri prima di svanire in poche ore. Uno studio dettagliato a lungo termine rivela ora i segreti di questa nuvola allungata, utilizzando nuove ed entusiasmanti osservazioni dalla Mars Webcam sul Mars Express dell'ESA.
Mars Express ha già visto questa nuvola mentre si libra vicino al vulcano Arsia Mons, appena a sud dell'equatore di Marte. sconcertante, Arsia Mons è l'unico luogo a bassa latitudine su Marte dove si vedono le nuvole - e l'unico dei numerosi vulcani simili nella regione a possedere un tale velo di nuvole - in questo periodo dell'anno. Mars Express ha visto questo velo crescere e svanire ogni giorno durante le stagioni primaverili ed estive, rimandando immagini suggestive di questa lunga e drammatica nuvola bianca.
Però, la nuvola è difficile da osservare nella sua interezza a causa del veloce, dinamica mutevole dell'atmosfera marziana e i vincoli di molte orbite di veicoli spaziali, limitando la nostra conoscenza di come e perché si forma e cambia nel tempo.
"Per superare questi ostacoli, abbiamo usato uno degli strumenti segreti di Mars Express:la telecamera di monitoraggio visivo, o VMC, " dice Jorge Hernández Bernal dell'Università dei Paesi Baschi di Bilbao, Spagna, autore principale delle nuove scoperte e parte di un progetto a lungo termine che studia le dinamiche del cloud.
Il lavoro di Jorge e dei suoi colleghi dimostra un'entusiasmante, e non intenzionale, utilizzare per il VMC. Soprannominata anche Mars Webcam, il VMC ha una risoluzione simile a quella di una webcam per computer standard del 2003. È stato installato per confermare visivamente che il lander Beagle 2 si era separato con successo da Mars Express nel 2003, dopo di che è stato spento. Diversi anni dopo, la fotocamera è stata riattivata e utilizzata per raccogliere immagini di Marte per il coinvolgimento pubblico e le attività di sensibilizzazione, ma rimase inutilizzato per la ricerca scientifica.
"Però, recentemente, il VMC è stato riclassificato come macchina fotografica per la scienza, " aggiunge Jorge. "Anche se ha una bassa risoluzione spaziale, ha un ampio campo visivo, essenziale per vedere il quadro generale in diverse ore locali del giorno, ed è meraviglioso per monitorare l'evoluzione di una caratteristica sia per un lungo periodo di tempo che in piccoli passi di tempo. Di conseguenza, potremmo studiare l'intera nuvola attraverso numerosi cicli di vita."
Una serie di immagini catturate dalla telecamera di monitoraggio visivo sul Mars Express dell'ESA della ricorrente Arsia Mons Elongated Cloud. Le sequenze di immagini sono state acquisite tra il 20 ottobre e il 1 novembre 2018 e rappresentano un ciclo giornaliero del cloud. La nuvola inizia a crescere prima dell'alba sul versante occidentale del vulcano Arsia Mons prima di espandersi verso ovest per due ore e mezza, crescendo in modo straordinariamente veloce - a oltre 600 km/h - a un'altitudine di 45 km. Poi smette di espandersi, si stacca dalla sua posizione iniziale, ed è tirato ancora più a occidente dai venti d'alta quota, prima di evaporare nella tarda mattinata mentre la temperatura dell'aria aumenta con il sorgere del sole. Nella gif, la regione nera a sinistra è il lato notturno di Marte, mentre la maschera color marrone chiaro sul lato destro copre parte del pianeta che non è stata ripresa. La linea blu segna il "terminatore", il confine tra il lato giorno e quello notturno del pianeta. Perché la nuvola inizia a crescere prima dell'alba, a volte può essere visto anche di notte. Questo è possibile perché è alto sulla superficie, così i raggi del sole possono ancora illuminarlo vicino al terminatore. Credito:ESA/GCP/UPV/EHU Bilbao , CC BY-SA 3.0 IGO
Il team di ricerca ha combinato le osservazioni del VMC con quelle di altri due strumenti Mars Express, OMEGA e HRSC, e di diversi altri veicoli spaziali, vale a dire Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) della NASA, Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), e missioni Viking 2, e la Mars Orbiter Mission (MOM) dell'Indian Space Research Organisation. "Eravamo particolarmente entusiasti quando abbiamo scavato nelle osservazioni di Viking 2 degli anni '70, " dice Jorge. "Abbiamo scoperto che questo enorme, l'affascinante nuvola era già stata parzialmente immaginata tanto tempo fa e ora la stiamo esplorando in dettaglio".
I risultati hanno rivelato che, al suo massimo, la nuvola misura circa 1 800 km di lunghezza e 150 km di larghezza. È la più grande nuvola "orografica" mai vista su Marte, il che significa che si forma a causa del vento forzato verso l'alto da elementi topografici (come montagne o vulcani) su una superficie planetaria. In questo caso, Arsia Mons perturba l'atmosfera marziana per innescare la formazione della nube; l'aria umida viene quindi spinta sui fianchi del vulcano in correnti ascensionali, poi condensando a più alto, e molto più fresco, altitudini.
La nuvola subisce un rapido ciclo giornaliero che si ripete ogni mattina per diversi mesi. Comincia a crescere prima del sorgere del sole sul versante occidentale di Arsia Mons prima di espandersi verso ovest per due ore e mezza, crescendo in modo straordinariamente veloce, a oltre 600 km/h, a un'altitudine di 45 km. Poi smette di espandersi, si stacca dalla sua posizione iniziale, ed è tirato ancora più a occidente dai venti d'alta quota, prima di evaporare nella tarda mattinata mentre la temperatura dell'aria aumenta con il sorgere del sole.
"Molti orbitanti di Marte non possono iniziare ad osservare questa parte della superficie fino al pomeriggio a causa delle proprietà delle loro orbite, quindi questa è davvero la prima esplorazione dettagliata di questa interessante funzionalità, ed è resa possibile non solo dalla variegata suite di strumenti di Mars Express, ma anche la sua orbita, " spiega il coautore Agustin Sánchez-Lavega, anche dell'Università dei Paesi Baschi e Science Lead per il VMC.
Si ritiene che nessun altro sistema climatico del Sistema Solare sia simile a quello della Terra come il sistema marziano, ma nonostante ciò, i due pianeti mostrano differenze distinte e intriganti. "Sebbene le nuvole orografiche siano comunemente osservate sulla Terra, non raggiungono lunghezze così enormi o mostrano dinamiche così vivide, ", afferma Agustin. "Comprendere questa nube ci offre l'eccitante opportunità di provare a replicare la formazione della nube con modelli, modelli che miglioreranno la nostra conoscenza dei sistemi climatici sia su Marte che sulla Terra".
Oltre a utilizzare il VMC in modo entusiasmante, Giorgio, Agustin e colleghi hanno anche superato una tipica sfida osservando fenomeni transitori su Marte. Le fotocamere ad alta risoluzione come HRSC di Mars Express hanno campi visivi ristretti, e le osservazioni sono sempre pianificate in anticipo. Di conseguenza, i fenomeni meteorologici, generalmente imprevedibili, vengono solitamente colti per caso. Però, una volta che i ricercatori hanno iniziato a comprendere il ciclo di vita e i modelli annuali di questa nuvola allungata, sono stati in grado di indirizzare il team HRSC nel posto giusto e nel momento giusto per catturarlo mentre emergeva.
Quando arriva la primavera nel sud di Marte, una nuvola di ghiaccio d'acqua emerge vicino al vulcano Arsia Mons, alto 20 chilometri, allungandosi rapidamente per molte centinaia di chilometri prima di svanire nel giro di poche ore. Uno studio dettagliato a lungo termine rivela il comportamento giornaliero e stagionale di questa nuvola, utilizzando le nuove osservazioni della telecamera di monitoraggio visivo sul Mars Express dell'ESA, insieme ai dati di altri orbiter marziani. Credito:ESA
"Questi risultati dimostrano davvero i punti di forza di Mars Express:la sua orbita unica, longevità, qualità persistente, e capacità di adattamento mentre affronta i misteri di Marte, ", afferma Dmitrij Titov, scienziato del progetto Mars Express dell'ESA.
"Il riutilizzo del VMC ci ha permesso di comprendere con successo questo cloud transitorio in un modo che altrimenti non sarebbe stato possibile. Il VMC consente agli scienziati di tracciare le nuvole, monitorare le tempeste di polvere, sondare nubi e strutture di polvere nell'atmosfera marziana, esplorare i cambiamenti nelle calotte polari del pianeta, e altro ancora. La sua riattivazione non solo supporta il toolkit principale di Mars Express per l'esplorazione di Marte, ma aggiunge nuovo valore alla missione di lunga data, che ha rivelato di più sul Pianeta Rosso dal 2003."
"An Extremely Elongated Cloud over Arsia Mons Volcano on Mars:I. Life Cycle" di J. Hernández-Bernal et al è pubblicato nel Giornale di ricerca geofisica .
Lo studio ha utilizzato 63 osservazioni della nuvola allungata di Arsia Mons (AMEC) dal VMC insieme ad altri dati Mars Express dalla High Resolution Stereo Camera (HRSC) e dal Visible and Infrared Mineralogical Mapping Spectrometer (OMEGA).
Osservazioni da Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) della NASA Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), e missioni Viking 2, Nello studio sono stati utilizzati anche la Mars Orbiter Mission (MOM) dell'Indian Space Research Organisation.
