Marte sta per ricevere un nuovo flusso di bollettini meteorologici, una volta che il rover Perseverance della NASA atterrerà il 18 febbraio, 2021. Mentre perlustra il cratere Jezero alla ricerca di segni di antica vita microbica, Perseverance raccoglierà i primi campioni planetari per il ritorno sulla Terra in una futura missione. Ma il rover fornirà anche dati atmosferici chiave che aiuteranno i futuri astronauti del Pianeta Rosso a sopravvivere in un mondo senza ossigeno respirabile, temperature gelide, tempeste di polvere su tutto il pianeta, e l'intensa radiazione solare.

Lo strumento alla base dei dati meteorologici si chiama MEDA, abbreviazione di Mars Environmental Dynamics Analyzer. Parte del suo obiettivo è raccogliere le basi:temperatura, velocità e direzione del vento, pressione, e umidità relativa. I modelli della temperatura nel sito di atterraggio di Perseverance vanno da una media di meno 126 gradi Fahrenheit (meno 88 gradi Celsius) di notte a circa meno 9 gradi Fahrenheit (meno 23 gradi Celsius) nel pomeriggio.

Insieme agli strumenti meteorologici a bordo del rover Curiosity della NASA e del lander InSight, i tre veicoli spaziali creeranno "la prima rete meteorologica su un altro pianeta, " ha detto José Antonio Rodriguez-Manfredi, Ricercatore principale MEDA con il Centro de Astrobiologia (CAB) presso l'Instituto Nacional de Tecnica Aeroespacial di Madrid, Spagna.

Ma una differenza fondamentale tra MEDA e i suoi predecessori è che misurerà anche l'importo, forma, e la dimensione delle particelle di polvere nell'atmosfera marziana. La polvere è una grande considerazione per qualsiasi missione di superficie su Marte. Ottiene tutto su tutto, compresi i veicoli spaziali e tutti i pannelli solari che potrebbero avere. Inoltre guida i processi chimici sia sulla superficie che nell'atmosfera, e influenza la temperatura e il tempo. Il team di Perseverance vuole saperne di più su queste interazioni; ciò aiuterà il team a pianificare le operazioni anche per l'elicottero Ingenuity Mars.

"Comprendere la polvere marziana è molto importante per questa missione, " disse Rodriguez-Manfredi. "Quei fini granelli di polvere si sollevano dalla superficie e coprono l'intero pianeta. Non sappiamo come i venti marziani e i cambiamenti di temperatura siano in grado di causare quelle tempeste di polvere globali, ma questa sarà un'informazione importante per le missioni future."

Anche se quelle tempeste non soffiano con la forza che vedi nei film (l'atmosfera di Marte è troppo sottile per questo), possono creare una spessa coltre di polvere. Una tempesta di polvere globale nell'estate del 2018 ha concluso la missione del rover più stagionato della NASA, l'opportunità a energia solare, dopo quasi 15 anni di attività.

Anche nei giorni tranquilli, la polvere su Marte è pervasiva e invasiva.

MEDA sarà in grado di misurare i dettagli del ciclo diurno della polvere:"Sappiamo che l'atmosfera essenzialmente solleva la polvere a mezzogiorno. Poi di notte, quando le temperature scendono, l'atmosfera si stabilizza e c'è meno polvere, " disse Manuel de la Torre Juarez, Vice investigatore principale di MEDA con il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California. "Vogliamo saperne di più perché man mano che le nostre missioni su Marte diventano più grandi, anche le considerazioni sulla polvere potrebbero diventare più rilevanti".

Gli astronauti dell'Apollo hanno scoperto che la polvere lunare è un fastidio generale, entrare negli anelli del casco, attaccandosi alle tute spaziali, e che interessano i sistemi di raffreddamento delle tute spaziali. Le missioni Apollo sulla luna sono durate solo pochi giorni. Le missioni umane su Marte probabilmente saranno molto più lunghe, quindi i nuovi dati sui cicli quotidiani della polvere andranno a beneficio dei pianificatori delle missioni, nonché dei progettisti di veicoli spaziali e di tute spaziali.

Freddo e nuvoloso con molte radiazioni

La polvere trasportata dall'aria influisce anche sulla quantità di radiazione solare che bombarda la superficie marziana. Sulla terra, la nostra atmosfera, insieme al campo magnetico del nostro pianeta, ci protegge dalle radiazioni. Ma non c'è un campo magnetico globale su Marte, e la sua atmosfera è solo l'1% della densità di quella terrestre. Quindi misurare polvere e radiazioni vanno di pari passo, soprattutto per il design della tuta spaziale.

"Le radiazioni sono probabilmente la condizione più estrema per gli astronauti, " ha detto Rodriguez-Manfredi. "Le tute che proteggono gli astronauti da queste radiazioni saranno cruciali".

A quello scopo, La SkyCam di MEDA fotograferà e realizzerà video del cielo e delle nuvole monitorando la luminosità del cielo in una varietà di lunghezze d'onda per aiutarci a comprendere meglio l'ambiente delle radiazioni su Marte.

"Avremo la nostra telecamera per monitorare quelle nuvole e l'opacità e la quantità di polvere o altri aerosol nell'atmosfera che potrebbero cambiare l'intensità della radiazione solare, ", ha detto Rodriguez-Manfredi. "Potremo vedere come cambia la quantità di polvere nell'atmosfera su base oraria".

Le informazioni andranno anche a beneficio della ricerca di Perseverance della vita passata. Come sulla Terra, se mai fosse esistita la vita su Marte, era probabilmente basato su molecole organiche. La radiazione solare può alterare le tracce di quella vita passata nelle rocce, e i dati di MEDA aiuteranno gli scienziati a comprendere questi cambiamenti.

Ripulire l'aria

I dati di MEDA aiuteranno un altro strumento sulla perseveranza:il Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE). MOXIE dimostrerà una tecnologia che i futuri esploratori potrebbero utilizzare per produrre ossigeno che può essere utilizzato per il propellente dei razzi e per la respirazione. Affinché dispositivi come MOXIE abbiano successo, i pianificatori delle missioni avranno bisogno di maggiori informazioni su ciò che devono affrontare. "Stanno ottenendo un'atmosfera pulita?" disse de la Torre Juarez. "Stanno diventando un'atmosfera polverosa? Questa polvere finirà per riempire essenzialmente i filtri dell'aria o no? Possono identificare le ore del giorno in cui è meglio eseguire MOXIE, contro le volte in cui è meglio non eseguirlo."

Per prenderne le misure, MEDA si sveglierà ogni ora, giorno e notte, se la Perseveranza è vagabondare o sonnecchiare. Ciò creerà un flusso quasi costante di informazioni per aiutare a colmare le lacune nella nostra conoscenza dell'atmosfera marziana.

Maggiori informazioni sulla missione

Un obiettivo scientifico chiave per la missione di Perseverance su Marte è l'astrobiologia, compresa la ricerca di segni di antica vita microbica. Il rover caratterizzerà la geologia del pianeta e il clima passato, spianare la strada all'esplorazione umana del Pianeta Rosso, e sii la prima missione a raccogliere e nascondere rocce e regolite marziane (rocce e polvere rotte).

Missioni successive, attualmente all'esame della NASA in collaborazione con l'Agenzia Spaziale Europea, invierebbe veicoli spaziali su Marte per raccogliere questi campioni memorizzati nella cache dalla superficie e riportarli sulla Terra per un'analisi approfondita.

La missione Mars 2020 fa parte di un programma più ampio che include missioni sulla luna come mezzo per prepararsi all'esplorazione umana del Pianeta Rosso. Incaricato di riportare gli astronauti sulla luna entro il 2024, La NASA stabilirà una presenza umana sostenuta sulla e intorno alla luna entro il 2028 attraverso i piani di esplorazione lunare Artemis della NASA.