Com'è essere sulla superficie di Marte o Venere? O anche più lontano, come su Plutone, o Titano, la luna di Saturno?

Questa curiosità ha guidato i progressi nell'esplorazione spaziale da quando lo Sputnik 1 è stato lanciato 65 anni fa. Ma stiamo solo iniziando a grattare la superficie di ciò che è conoscibile sugli altri corpi planetari del Sistema Solare.

Il nostro nuovo studio, pubblicato oggi su Nature Astronomy , mostra come alcuni candidati improbabili, in particolare le dune di sabbia, possono fornire informazioni sul tempo e sulle condizioni che potresti incontrare se ti trovassi su un corpo planetario lontano.

Cosa c'è in un granello di sabbia?

Il poeta inglese William Blake si chiese cosa significasse "vedere un mondo in un granello di sabbia".

Nella nostra ricerca, l'abbiamo preso alla lettera. L'idea era quella di utilizzare la semplice presenza di dune di sabbia per capire quali condizioni esistono sulla superficie di un mondo.

Affinché le dune esistano, ci sono un paio di criteri "Riccioli d'oro" che devono essere soddisfatti. Il primo è una fornitura di cereali erodibili ma durevoli. Ci devono anche essere venti abbastanza veloci da far saltare quei granelli sul terreno, ma non abbastanza veloci da portarli in alto nell'atmosfera.

Finora, la misurazione diretta dei venti e dei sedimenti è stata possibile solo sulla Terra e su Marte. Tuttavia, abbiamo osservato le caratteristiche dei sedimenti trasportati dal vento su più altri corpi (e persino comete) via satellite. La stessa presenza di tali dune su questi corpi implica che le condizioni di Riccioli d'oro siano soddisfatte.

Il nostro lavoro si è concentrato su Venere, Terra, Marte, Titano, Tritone (la luna più grande di Nettuno) e Plutone. I dibattiti irrisolti su questi corpi sono andati avanti per decenni.

Come quadrare le caratteristiche apparenti portate dal vento sulle superfici di Tritone e Plutone con le loro atmosfere sottili e tenui? Perché vediamo un'attività così prolifica di sabbia e polvere su Marte, nonostante la misurazione di venti che sembrano troppo deboli per sostenerla?

E l'atmosfera densa e soffocante di Venere sposta la sabbia in modo simile a come si muovono l'aria o l'acqua sulla Terra?

Avanzare il dibattito

Il nostro studio offre previsioni per i venti necessari per spostare i sedimenti su questi corpi e quanto facilmente quel sedimento si sgretola in quei venti.

Abbiamo costruito queste previsioni mettendo insieme i risultati di una miriade di altri documenti di ricerca e testandoli su tutti i dati sperimentali su cui potevamo mettere le mani.

Abbiamo quindi applicato le teorie a ciascuno dei sei corpi, attingendo a misurazioni da telescopio e satellite di variabili tra cui gravità, composizione atmosferica, temperatura superficiale e forza dei sedimenti.

Studi precedenti al nostro hanno esaminato la soglia di velocità del vento richiesta per spostare la sabbia o la forza di varie particelle di sedimento. Il nostro lavoro li ha combinati insieme, osservando con quanta facilità le particelle potrebbero rompersi a pezzi durante il trasporto di sabbia su questi corpi.

Ad esempio, sappiamo che l'equatore di Titano ha dune di sabbia, ma non siamo sicuri di quale sedimento circonda l'equatore. È pura foschia organica che piove dall'atmosfera o è mescolata con ghiaccio più denso?

A quanto pare, abbiamo scoperto che gli aggregati sciolti di foschia organica si sarebbero disintegrati in caso di collisione se fossero stati spinti dai venti all'equatore di Titano.

Ciò implica che le dune di Titano probabilmente non sono fatte di foschia puramente organica. Per costruire una duna, i sedimenti devono essere trasportati dal vento per molto tempo (alcune delle dune di sabbia della Terra hanno un milione di anni).

Abbiamo anche scoperto che le velocità del vento dovrebbero essere eccessivamente elevate su Plutone per trasportare metano o ghiaccio di azoto (che è ciò che si ipotizzava fossero i sedimenti dunali di Plutone). Ciò mette in dubbio se le "dune" nella pianura di Plutone, Sputnik Planitia, siano affatto dune.

Potrebbero invece essere onde di sublimazione. Si tratta di morfologie simili a dune ottenute dalla sublimazione del materiale, anziché dall'erosione dei sedimenti (come quelle osservate sulla calotta polare nord di Marte).

I nostri risultati per Marte suggeriscono che più polvere viene generata dal trasporto di sabbia trasportato dal vento su Marte che sulla Terra. Ciò suggerisce che i nostri modelli dell'atmosfera marziana potrebbero non catturare efficacemente i forti venti "catabatici" di Marte, che sono raffiche fredde che soffiano in discesa di notte.

Potenziale per l'esplorazione dello spazio

Questo studio arriva in una fase interessante dell'esplorazione spaziale.

Per Marte, abbiamo un'abbondanza relativa di osservazioni; cinque agenzie spaziali stanno conducendo missioni attive in orbita o in situ. Studi come il nostro aiutano a definire gli obiettivi di queste missioni e i percorsi intrapresi da rover come Perseverance e Zhurong.

Nelle parti più esterne del Sistema Solare, Triton non è stato osservato in dettaglio dal sorvolo della NASA Voyager 2 nel 1989. Attualmente esiste una proposta di missione che, se selezionata, avrebbe una sonda lanciata nel 2031 per studiare Tritone, prima di annientarsi volando nell'atmosfera di Nettuno.

Le missioni pianificate su Venere e Titano nel prossimo decennio rivoluzioneranno la nostra comprensione di questi due. La missione Dragonfly della NASA, che lascerà la Terra nel 2027 e arriverà su Titano nel 2034, farà atterrare un elicottero senza equipaggio sulle dune della luna.

Plutone è stato osservato durante un sorvolo del 2015 dalla missione New Horizons in corso della NASA, ma non ci sono piani per tornare. + Esplora ulteriormente

Usare le dune per interpretare il vento su Marte

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.