La superficie di Marte, con i suoi flussi di dune, canaloni e movimenti di versante, è il risultato del trasporto di sedimenti verso il basso nel recente passato così come oggi. Ma questo "spreco di massa", tipicamente causato da flussi d'acqua, ad esempio come sono modellati i burroni sulla Terra - si è rivelato un mistero per gli scienziati planetari. Questo perché si presume che siano necessarie enormi quantità di acqua per formare queste caratteristiche.

Il problema è, c'è una mancanza di acqua sufficiente su Marte ora e nel recente passato del pianeta. In un nuovo studio pubblicato su Comunicazioni sulla natura , abbiamo simulato le condizioni atmosferiche su Marte per scoprire come queste caratteristiche si sarebbero potute verificare senza un grande flusso d'acqua.

Per esempio, gli scienziati hanno formulato ipotesi sul bilancio idrico necessario per formare le cosiddette "linee di pendenza ricorrenti" - strisce scure in superficie che compaiono ogni anno (687 giorni) durante i picchi di temperatura e che si dissolvono nei mesi più freddi sulla superficie marziana. Ma l'acqua necessaria per creare queste caratteristiche sarebbe troppo alta per provenire dal clima marziano ogni anno.

Nei nostri esperimenti, però, abbiamo individuato che è possibile trasportare i sedimenti lungo un pendio senza bisogno di tanta acqua. Lo abbiamo fatto usando la camera di simulazione di Marte, apparecchiature specializzate in grado di simulare le condizioni atmosferiche su Marte.

Set unico di condizioni

Per spiegare come può verificarsi lo spreco di massa senza molta acqua, è importante sapere che l'attuale atmosfera di Marte è molto sottile - la pressione media è di circa 7mb (millibar) (rispetto a 1, 000mb sulla Terra). In tempi relativamente recenti (circa 20 milioni di anni) anche la pressione è stata bassa. Queste basse pressioni significano che l'acqua liquida bollirà a basse temperature dei sedimenti di circa 5°C. Significa che l'acqua liquida "leviterà" effettivamente sulla superficie di Marte (quando le temperature sono sopra lo zero). Questa acqua "levitante" e bollente può trascinare una grande quantità di sabbia e altri sedimenti quando scorre lungo un pendio. Questo processo richiederebbe molta meno acqua di quanta ne sarebbe necessaria altrimenti.

Con queste informazioni di base abbiamo voluto testare come si comportano i flussi di acqua liquida a basse pressioni e con superfici relativamente calde (tra 5°C e 24°C, che è caldo per le superfici di Marte, ma non impossibile). Le domande che ci siamo posti nel nostro esperimento sono state:in che modo l'ebollizione influisce sui meccanismi di trasporto? Ci saranno più o meno sedimenti trasportati per effetto dell'ebollizione? E possiamo vedere nuovi meccanismi di trasporto in atto?

Il lavoro precedente ha studiato il trasporto di sedimenti da parte dell'acqua liquida o dello scioglimento del ghiaccio in condizioni marziane, ma nei loro esperimenti non fu osservato il fenomeno della levitazione o librarsi di una miscela di acqua-sedimento su un sedimento caldo. Questo fenomeno è paragonabile al cosiddetto "effetto Leidenfrost", facilmente visibile quando si mettono alcune gocce d'acqua su una piastra di cottura calda. L'acqua sublima immediatamente e la goccia galleggia su un cuscino di gas che emana dalla goccia. Questo meccanismo potrebbe verificarsi anche su Marte, ma come descritto prima con temperature molto più basse leggermente al di sopra del punto di gelo.

I nostri esperimenti mostrano che questo fenomeno può spostare enormi quantità di sedimenti lungo un pendio senza bisogno di molta acqua:circa nove volte più sedimenti sono stati spostati lungo un pendio con l'effetto della levitazione che senza l'effetto. Il nostro modello ha anche mostrato che la minore gravità su Marte avrebbe un effetto positivo sulla levitazione:con una gravità minore ci aspetteremmo un aumento della quantità di sedimento trasportato su distanze maggiori.

Ciò significa in particolare per Marte che è possibile spiegare i movimenti di massa già osservati sulla sua superficie con il coinvolgimento di meno acqua di quanto precedentemente previsto e che la quantità di acqua necessaria per alcuni processi di trasporto potrebbe essere stata precedentemente sopravvalutata.

L'avvertenza

Le temperature "calde" dei sedimenti che abbiamo scelto per i nostri esperimenti sono possibili su Marte. Quindi l'effetto della levitazione potrebbe verificarsi solo quando le temperature dei sedimenti sono relativamente alte (la temperatura media annuale è di circa -55°C, ma le temperature superficiali possono aumentare fino a circa 30°C durante il giorno in estate).

La questione di una possibile origine dell'acqua necessaria per la levitazione non poteva essere risolta durante i nostri esperimenti, e anche qui è necessario lavorare ancora per risolvere questa incertezza. Tuttavia, i nostri esperimenti mostrano che un tale meccanismo è possibile su Marte (quando i parametri sono corretti) e dovrebbe essere preso in considerazione quando si pensa alle caratteristiche di perdita di massa legate all'acqua su Marte. I nostri esperimenti non daranno la risposta di come si stanno formando le caratteristiche di deperimento di massa recenti e attuali della superficie marziana (in particolare burroni e linee di versante ricorrenti), ma forniamo una nuova prospettiva.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.