La NASA propone uno scudo magnetico per proteggere l'atmosfera di Marte

Questa settimana, La Planetary Science Division (PSD) della NASA ha ospitato un seminario comunitario presso la propria sede a Washington, DC. Conosciuto come "Laboratorio della visione di scienze planetarie 2050", questo evento si è svolto dal 27 febbraio al 1 marzo, e ha visto scienziati e ricercatori di tutto il mondo scendere nella capitale per partecipare a tavole rotonde, presentazioni, e parla del futuro dell'esplorazione spaziale.

Una delle presentazioni più intriganti ha avuto luogo mercoledì, 1 marzo, dove è stata discussa l'esplorazione di Marte da parte di astronauti umani. Nel corso del discorso, che era intitolato "Un futuro ambiente di Marte per la scienza e l'esplorazione", Il regista Jim Green ha discusso di come l'implementazione di uno scudo magnetico potrebbe migliorare l'atmosfera di Marte e facilitare le missioni con equipaggio lì in futuro.

L'attuale consenso scientifico è che, come la Terra, Marte un tempo aveva un campo magnetico che proteggeva la sua atmosfera. Circa 4,2 miliardi di anni fa, il campo magnetico di questo pianeta è improvvisamente scomparso, che ha fatto sì che l'atmosfera di Marte si perdesse lentamente nello spazio. Nel corso dei successivi 500 milioni di anni, Marte è passato dall'essere più caldo, ambiente più umido al freddo, luogo inabitabile che conosciamo oggi.

Questa teoria è stata confermata negli ultimi anni da orbiter come Mars Express dell'ESA e Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN Mission (MAVEN) della NASA. che studiano l'atmosfera marziana dal 2004 e 2014, rispettivamente. Oltre a determinare che il vento solare era responsabile dell'esaurimento dell'atmosfera di Marte, queste sonde hanno anche misurato la velocità con cui si sta perdendo ancora oggi.

Senza questa atmosfera, Marte continuerà ad essere un raffreddore, luogo arido dove la vita non può fiorire. In aggiunta a ciò, la futura missione con equipaggio - che la NASA spera di organizzare entro il 2030 - dovrà anche affrontare alcuni gravi pericoli. Primo fra questi sarà l'esposizione alle radiazioni e il pericolo di asfissia, che rappresenterà un pericolo ancora maggiore per i coloni (se si dovesse fare qualsiasi tentativo di colonizzazione).

In risposta a questa sfida, Il Dr. Jim Green – il Direttore della Planetary Science Division della NASA – e un gruppo di ricercatori hanno presentato un'idea ambiziosa. In sostanza, hanno suggerito che posizionando uno schermo dipolo magnetico al punto di Lagrange L1 di Marte, si potrebbe formare una magnetosfera artificiale che racchiudesse l'intero pianeta, proteggendolo così dal vento solare e dalle radiazioni.

Naturalmente, Green ei suoi colleghi hanno riconosciuto che l'idea potrebbe sembrare un po' "fantasiosa". Però, si sono affrettati a sottolineare come la nuova ricerca sulle magnetosfere in miniatura (per proteggere gli equipaggi e i veicoli spaziali) supporti questo concetto:

"Questa nuova ricerca sta nascendo grazie all'applicazione di codici fisici completi del plasma ed esperimenti di laboratorio. In futuro è del tutto possibile che una struttura gonfiabile possa generare un campo di dipolo magnetico a un livello forse di 1 o 2 Tesla ( o 10, 000 a 20, 000 Gauss) come scudo attivo contro il vento solare."

Inoltre, il posizionamento di questo scudo magnetico garantirebbe la schermatura delle due regioni in cui si perde la maggior parte dell'atmosfera di Marte. Nel corso della presentazione, Green e il pannello hanno indicato che questi sono i principali canali di fuga, "sopra la calotta polare settentrionale che coinvolge materiale ionosferico ad alta energia, e 2) nella zona equatoriale che coinvolge una componente stagionale a bassa energia con una fuga di ioni ossigeno fino a 0,1 kg/s."

Per testare questa idea, il team di ricerca, che comprendeva scienziati dell'Ames Research Center, il Goddard Space Flight Center, l'Università del Colorado, Università di Princeton, e il Rutherford Appleton Laboratory – hanno condotto una serie di simulazioni utilizzando la loro proposta magnetosfera artificiale. Questi sono stati eseguiti presso il Coordinated Community Modeling Center (CCMC), specializzata nella ricerca sulla meteorologia spaziale, per vedere quale sarebbe l'effetto netto.

Quello che hanno scoperto è che un campo di dipolo posizionato su Marte L1 Lagrange Point sarebbe in grado di contrastare il vento solare, tale che l'atmosfera di Marte raggiungesse un nuovo equilibrio. Attualmente, la perdita atmosferica su Marte è bilanciata in una certa misura dall'uscita vulcanica dall'interno e dalla crosta di Marte. Ciò contribuisce a creare un'atmosfera superficiale che è di circa 6 mbar di pressione atmosferica (meno dell'1% di quella al livello del mare sulla Terra).

Di conseguenza, L'atmosfera di Marte si addenserebbe naturalmente nel tempo, che portano a molte nuove possibilità per l'esplorazione umana e la colonizzazione. Secondo Green e i suoi colleghi, questi includerebbero un aumento medio di circa 4 °C (~7 °F), che sarebbe sufficiente per sciogliere il ghiaccio di anidride carbonica nella calotta polare settentrionale. Ciò innescherebbe un effetto serra, riscaldando ulteriormente l'atmosfera e provocando lo scioglimento del ghiaccio d'acqua nelle calotte polari.

Con i loro calcoli, Green e i suoi colleghi hanno stimato che questo potrebbe portare al ripristino di 1/7 degli oceani di Marte, quelli che lo ricoprivano miliardi di anni fa. Se sta cominciando a suonare un po' come una lezione su come terraformare Marte, è probabilmente perché queste stesse idee sono state sollevate da persone che sostengono proprio quella cosa. Ma nel frattempo, questi cambiamenti faciliterebbero l'esplorazione umana tra oggi e la metà del secolo.

"Un'atmosfera marziana notevolmente migliorata, sia in pressione che in temperatura, sarebbe sufficiente per consentire una significativa quantità di acqua liquida superficiale avrebbe anche una serie di vantaggi per la scienza e l'esplorazione umana negli anni 2040 e oltre, " disse Green. "Proprio come la Terra, un'atmosfera potenziata:consentirebbe la superficie di una maggiore massa atterrata di apparecchiature, scudo contro la maggior parte delle radiazioni cosmiche e delle particelle solari, estendere la capacità di estrazione dell'ossigeno, e fornire serre "a cielo aperto" per la produzione di piante, solo per citarne alcuni."

Queste condizioni, ha detto Green e i suoi colleghi, consentirebbe anche agli esploratori umani di studiare il pianeta in modo molto più dettagliato. Li aiuterebbe anche a determinare l'abitabilità del pianeta, poiché molti dei segni che indicavano che fosse abitabile in passato (cioè acqua liquida) sarebbero lentamente rientrati nel paesaggio. E se questo potesse essere raggiunto nel giro di pochi decenni, aiuterebbe sicuramente a spianare la strada alla colonizzazione.

Intanto, Green e i suoi colleghi hanno in programma di rivedere i risultati di queste simulazioni in modo da poter produrre una valutazione più accurata di quanto tempo richiederebbero questi cambiamenti previsti. Inoltre, potrebbe non essere dannoso condurre alcune valutazioni dei costi di questo scudo magnetico. Anche se potrebbe sembrare qualcosa di fantascientifico, non fa male a sgranocchiare i numeri!