Il vento solare e le radiazioni sono responsabili della rimozione dell'atmosfera marziana, trasformare Marte da un pianeta che avrebbe potuto ospitare la vita miliardi di anni fa in un gelido mondo desertico, secondo i nuovi risultati della sonda spaziale MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission) della NASA guidata dall'Università del Colorado Boulder.

"Abbiamo determinato che la maggior parte del gas sempre presente nell'atmosfera di Marte è stato perso nello spazio, " ha detto Bruce Jakosky, ricercatore principale per MAVEN e professore presso il Laboratorio di fisica dell'atmosfera e dello spazio (LASP). "La squadra ha preso questa determinazione dall'ultimo risultato, il che rivela che circa il 65 percento dell'argon presente nell'atmosfera è stato perso nello spazio".

Jakosky è l'autore principale di un articolo su questa ricerca che sarà pubblicato in Scienza di venerdì. Marek Slipski, uno studente laureato LASP, co-autore dello studio.

I membri del team MAVEN avevano precedentemente annunciato misurazioni che mostravano che il gas atmosferico si stava perdendo nello spazio e che descrivevano i processi attraverso i quali l'atmosfera veniva strappata via. La presente analisi utilizza misurazioni dell'atmosfera odierna per fornire la prima stima di quanto gas è stato rimosso nel tempo.

Acqua liquida, essenziale per la vita, non è stabile oggi sulla superficie di Marte perché l'atmosfera è troppo fredda e sottile per sostenerla. Però, prove come caratteristiche che ricordano letti di fiumi asciutti e minerali che si formano solo in presenza di acqua liquida indicano che l'antico clima di Marte era molto diverso:abbastanza caldo da consentire all'acqua di scorrere in superficie per lunghi periodi.

Ci sono molti modi in cui un pianeta può perdere parte della sua atmosfera. Per esempio, le reazioni chimiche possono bloccare il gas nelle rocce superficiali o l'atmosfera può essere erosa dalle radiazioni e dal vento della stella madre del pianeta. Il nuovo risultato rivela che il vento solare e le radiazioni sono stati responsabili della maggior parte della perdita atmosferica su Marte e che l'esaurimento è stato sufficiente per trasformare il clima marziano. Il vento solare è un sottile flusso di gas elettricamente conduttore che soffia costantemente dalla superficie del sole.

Le stelle giovani hanno radiazioni ultraviolette e venti molto più intensi, quindi la perdita atmosferica dovuta a questi processi era probabilmente molto maggiore all'inizio della storia di Marte, e questi processi potrebbero essere stati quelli dominanti che controllano il clima e l'abitabilità del pianeta, secondo la squadra. È possibile che la vita microbica possa essere esistita in superficie all'inizio della storia di Marte. Mentre il pianeta si raffreddava e si seccava, qualsiasi vita avrebbe potuto essere sotterranea o costretta in occasionali o rare oasi di superficie.

Jakosky e il suo team hanno ottenuto il risultato misurando l'abbondanza atmosferica di due diversi isotopi del gas argon. Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento con masse diverse. Poiché l'accendino dei due isotopi fugge più facilmente nello spazio, lascerà il gas rimanente arricchito nell'isotopo più pesante. Il team ha usato questo arricchimento insieme a come variava con l'altitudine nell'atmosfera per stimare quale frazione del gas atmosferico è stata persa nello spazio.

Poiché un "gas nobile" l'argon non può reagire chimicamente con nulla, quindi non verrà sequestrato nelle rocce, e l'unico processo che può rimuoverlo nello spazio è un processo fisico chiamato "sputtering" dal vento solare. nello sputtering, Gli ioni raccolti dal vento solare impattano su Marte ad alta velocità e spingono fisicamente il gas atmosferico nello spazio. La squadra ha tracciato l'argon perché può essere rimosso solo sputacchiando. Una volta determinata la quantità di argon persa dallo sputtering, potrebbero usare l'efficienza dello sputtering per determinare la perdita di sputtering di altri atomi e molecole, compresa l'anidride carbonica (CO2).

La CO2 è interessante perché è il principale costituente dell'atmosfera di Marte e perché è un gas serra efficiente che può trattenere il calore e riscaldare il pianeta.

"Abbiamo determinato che anche la maggior parte della CO2 del pianeta è stata persa nello spazio a causa di sputtering, " ha detto Jakosky. "Esistono altri processi in grado di rimuovere la CO2, quindi questo dà la quantità minima di CO2 che è stata persa nello spazio".

Il team ha fatto la sua stima utilizzando i dati sull'atmosfera superiore di Marte dallo strumento MAVEN's Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer (NGIMS) supportati da misurazioni della superficie marziana effettuate dallo strumento Sample Analysis at Mars (SAM) della NASA a bordo del rover Curiosity.

"Le misurazioni combinate consentono una migliore determinazione di quanto argon marziano è stato perso nello spazio in miliardi di anni, " ha detto Paul Mahaffy del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. Mahaffy, un coautore del documento, è investigatore principale dello strumento SAM e responsabile dello strumento NGIMS, entrambi sono stati sviluppati alla NASA Goddard.

"L'utilizzo di misurazioni da entrambe le piattaforme indica il valore di avere più missioni che effettuano misurazioni complementari, " disse Mahaffy.

La NASA Goddard gestisce il progetto MAVEN e MSL/Curiosity è gestito dal Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California.