La caccia alla tempesta richiede fortuna e pazienza sulla Terra, e ancora di più su Marte.

Per gli scienziati che osservano il Pianeta Rosso dai dati raccolti dagli orbiter della NASA, l'ultimo mese è stato un colpo di fortuna. Tempeste di polvere "globali", dove una serie di tempeste in fuga crea una nuvola di polvere così grande da avvolgere il pianeta, appaiono solo ogni sei-otto anni (cioè tre o quattro anni su Marte). Gli scienziati ancora non capiscono perché o come si formino ed evolvano esattamente queste tempeste.

Nel mese di giugno, uno di questi eventi di polvere ha rapidamente inghiottito il pianeta. Gli scienziati hanno osservato per la prima volta una tempesta di polvere su piccola scala il 30 maggio. Entro il 20 giugno, era diventato globale.

Per il rover Opportunity, ciò significava un improvviso calo di visibilità da una radura, giornata di sole a quella nuvolosa. Poiché Opportunity funziona con l'energia solare, gli scienziati hanno dovuto sospendere le attività scientifiche per preservare le batterie del rover. Dal 18 luglio, nessuna risposta è stata ricevuta dal rover.

Per fortuna, tutta quella polvere fa da isolante atmosferico, impedendo che le temperature notturne scendano a valori inferiori a quelli che Opportunity è in grado di gestire. Ma il rover di quasi 15 anni non è ancora fuori pericolo:potrebbero volerci settimane, o addirittura mesi, perché la polvere inizi a depositarsi. Sulla base della longevità di una tempesta globale del 2001, Gli scienziati della NASA stimano che potrebbe essere l'inizio di settembre prima che la foschia si sia diradata abbastanza da consentire a Opportunity di accendersi e chiamare casa.

Quando il cielo comincia a schiarirsi, I pannelli solari di Opportunity possono essere coperti da un sottile strato di polvere. Ciò potrebbe ritardare il recupero del rover mentre raccoglie energia per ricaricare le batterie. Una folata di vento aiuterebbe, ma non è un requisito per un recupero completo..

Mentre il team Opportunity aspetta seriamente di avere notizie dal rover, gli scienziati di altre missioni su Marte hanno avuto una rara possibilità di studiare questo fenomeno da capogiro.

Il Mars Reconnaissance Orbiter, Marte Odissea, e gli orbiter Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN) stanno tutti adattando le loro osservazioni del Pianeta Rosso per studiare questa tempesta globale e saperne di più sui modelli meteorologici di Marte. Nel frattempo, il rover Curiosity sta studiando la tempesta di polvere dalla superficie marziana.

Ecco come ogni missione sta attualmente studiando la tempesta di polvere, e cosa potremmo imparare da esso:

Odissea su Marte

Con lo strumento THEMIS (Thermal Emission Imaging System), gli scienziati possono monitorare la temperatura superficiale di Marte, temperatura atmosferica, e la quantità di polvere nell'atmosfera. Questo permette loro di vedere crescere la tempesta di polvere, evolvere, e dissiparsi nel tempo.

"Questo è uno dei più grandi eventi meteorologici che abbiamo visto su Marte, " da quando sono iniziate le osservazioni dei veicoli spaziali negli anni '60, ha detto Michael Smith, uno scienziato del Goddard Spaceflight Center della NASA a Greenbelt, Maryland che lavora sullo strumento THEMIS. "Avere un altro esempio di tempesta di polvere ci aiuta davvero a capire cosa sta succedendo".

Da quando è iniziata la tempesta di polvere, il team di THEMIS ha aumentato la frequenza delle osservazioni atmosferiche globali da ogni 10 giorni a due volte alla settimana, ha detto Smith. Un mistero che stanno ancora cercando di risolvere:come queste tempeste di polvere diventeranno globali. "Ogni anno su Marte, durante la stagione polverosa, ci sono molte tempeste su scala locale o regionale che coprono un'area del pianeta, " ha detto Smith. Ma gli scienziati non sono ancora sicuri di come queste tempeste più piccole a volte crescano per finire per circondare l'intero pianeta.

Mars Reconnaissance Orbiter (MRO)

Mars Reconnaissance Orbiter ha due strumenti che studiano la tempesta di polvere. Ogni giorno, il Mars Color Imager (MACCI) mappa l'intero pianeta a metà pomeriggio per seguire l'evoluzione della tempesta. Nel frattempo, Lo strumento Mars Climate Sounder (MCS) di MRO misura come la temperatura dell'atmosfera cambia con l'altitudine. Dalla fine di maggio, gli strumenti hanno osservato l'inizio e la rapida espansione di una tempesta di polvere su Marte.

Con questi dati, gli scienziati stanno studiando come la tempesta di polvere modifica le temperature atmosferiche del pianeta. Proprio come nell'atmosfera terrestre, il cambiamento della temperatura su Marte può influenzare i modelli del vento e persino la circolazione dell'intera atmosfera. Ciò fornisce un potente feedback:il riscaldamento solare della polvere trasportata nell'atmosfera cambia le temperature, che cambia i venti, che può amplificare la tempesta sollevando più polvere dalla superficie.

Gli scienziati vogliono conoscere i dettagli della tempesta:dove sale o scende l'aria? Come si confrontano ora le temperature atmosferiche con un anno senza tempeste? E come con l'Odissea di Marte, il team MRO vuole sapere come queste tempeste di polvere diventano globali.

"Il fatto stesso che puoi iniziare con qualcosa che è una tempesta locale, non più grande di un piccolo stato [USA], e poi innescare qualcosa che solleva più polvere e produce una foschia che copre quasi l'intero pianeta è notevole, ", ha affermato Rich Zurek del Jet Propulsion Laboratory della NASA, Pasadena, California, lo scienziato del progetto per MRO.

Scientists want to find out why these storms arise every few years, which is hard to do without a long record of such events. It'd be as if aliens were observing Earth and seeing the climate effects of El Niño over many years of observations—they'd wonder why some regions get extra rainy and some areas get extra dry in a seemingly regular pattern.

MAVEN

Ever since the MAVEN orbiter entered Mars' orbit, "one of the things we've been waiting for is a global dust storm, " ha detto Bruce Jakosky, the MAVEN orbiter's principle investigator.

But MAVEN isn't studying the dust storm itself. Piuttosto, the MAVEN team wants to study how the dust storm affects Mars' upper atmosphere, about 62 miles (more than 100 kilometers) above the surface—where the dust doesn't even reach. MAVEN's mission is to figure out what happened to Mars' early atmosphere. We know that at some point billions of years ago, liquid water pooled and ran along Mars' surface, which means that its atmosphere must have been thicker and more insulating, similar to Earth's. Since MAVEN arrived at Mars in 2014, its investigations have found that this atmosphere may have been stripped away by a torrent of solar wind over several hundred million years, between 3.5 and 4.0 billion years ago.

But there are still nuances to figure out, such as how dust storms like the current one affect how atmospheric molecules escape into space, Jakosky said. Ad esempio, the dust storm acts as an atmospheric insulator, trapping heat from the Sun. Does this heating change the way molecules escape the atmosphere? It is also likely that, as the atmosphere warms, more water vapor rises high enough to be broken down by sunlight, with the solar wind sweeping the hydrogen atoms into space, Jakosky said.

The team won't have answers for a while yet, but each of MAVEN's five orbits per day will continue to provide invaluable data.

Curiosità

Most of NASA's spacecraft are studying the dust storm from above. The Mars Science Laboratory mission's Curiosity rover has a unique perspective:the nuclear-powered science machine is largely immune to the darkened skies, allowing it to collect science from within the beige veil enveloping the planet.

"We're working double-duty right now, " said JPL's Ashwin Vasavada, Curiosity's project scientist. "Our newly recommissioned drill is acquiring a fresh rock sample. But we are also using instruments to study how the dust storm evolves."

Curiosity has a number of "eyes" that can determine the abundance and size of dust particles based on how they scatter and absorb light. That includes its Mastcam, ChemCam, and an ultraviolet sensor on REMS, its suite of weather instruments. REMS can also help study atmospheric tides—shifts in pressure that move as waves across the entire planet's thin air. These tides change drastically based on where the dust is globally, not just inside Gale crater.

The global storm may also reveal secrets about Martian dust devils and winds. Dust devils can occur when the planet's surface is hotter than the air above it. Heating generates whirls of air, some of which pick up dust and become dust devils. During a dust storm, there's less direct sunlight and lower daytime temperatures; this might mean fewer devils swirling across the surface.

Even new drilling can advance dust storm science:watching the small piles of loose material created by Curiosity's drill is the best way of monitoring winds.

Scientists think the dust storm will last at least a couple of months. Every time you spot Mars in the sky in the weeks ahead, remember how much data scientists are gathering to better understand the mysterious weather of the Red Planet.