Marte svela il suo segreto notturno: scoprire il suo magico bagliore verde

L’ExoMars Trace Gas Orbiter dell’ESA ha rilevato un bagliore notturno verde nell’atmosfera marziana, fornendo dati importanti sui processi atmosferici e sulla potenziale illuminazione per le future missioni su Marte. Questo fenomeno, diverso dall’aurora boreale, rappresenta un importante passo avanti nella nostra comprensione dei fenomeni naturali Marte.

Quando i futuri astronauti esploreranno le regioni polari di Marte, vedranno un bagliore verde illuminare il cielo notturno. Per la prima volta, un bagliore notturno visibile è stato rilevato nell’atmosfera marziana dalla missione ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) dell’Agenzia spaziale europea.

Sotto un cielo limpido, il bagliore può essere abbastanza luminoso da consentire agli esseri umani di vedere e ai rover di navigare nelle notti buie. Si osserva anche il bagliore notturno sulla Terra. Su Marte questo era previsto, ma finora non è mai stato osservato nella luce visibile.

Luce notturna su Marte

Il bagliore notturno atmosferico si verifica quando due atomi di ossigeno si combinano per formare una molecola di ossigeno, a circa 50 chilometri (~ 30 miglia) sopra la superficie del pianeta.

Gli atomi di ossigeno hanno intrapreso un viaggio: si formano sul lato diurno di Marte quando la luce solare fornisce energia alle molecole di anidride carbonica, facendole dividere in pezzi. Quando gli atomi di ossigeno migrano verso il lato notturno e smettono di eccitare il Sole, si raggruppano ed emettono luce ad altitudini più basse.

Questa animazione descrive il processo ritenuto responsabile del bagliore notturno di Marte. Quando esposte alla radiazione solare ultravioletta al di sopra di un’altitudine di 70 km, le molecole di anidride carbonica, il componente principale dell’atmosfera marziana, si dividono in monossido di carbonio e atomi di ossigeno. Questi atomi di ossigeno (raffigurati come palline rosse) vengono trasportati dalla cellula gigante di Hadley, che ha un ramo ascendente sopra il polo diurno e un ramo discendente sopra il polo invernale, situato nell’emisfero notturno. Gli atomi di ossigeno si ricombinano per formare ossigeno molecolare nel ramo discendente della cella di Hadley, a un’altitudine di 30-50 km, ed emettono radiazioni infrarosse. Credito: Agenzia spaziale europea

“Questa emissione deriva dalla ricombinazione degli atomi di ossigeno che si sono formati nell’atmosfera estiva e trasportati dai venti alle alte latitudini invernali, ad altitudini che vanno dai 40 ai 60 chilometri nell’atmosfera marziana”, spiega Laurieann Soret, ricercatrice dell’Atmospheric and Laboratorio Planetario. Fisica dell’Università di Liegi in Belgio, e parte del team che ha pubblicato la scoperta nel Astronomia della natura.

L’illuminazione di un bagliore notturno può essere abbastanza intensa da illuminare la strada da percorrere e vedere il bagliore luminoso come le nuvole illuminate dalla luna sulla Terra.

“Queste osservazioni sono inaspettate e interessanti per le future missioni sul Pianeta Rosso”, afferma Jean-Claude Girard, autore principale del nuovo studio e scienziato planetario presso l’Università di Liegi.

Il bagliore d’aria si verifica nell’atmosfera terrestre quando la luce solare interagisce con gli atomi e le molecole nell’atmosfera. In questa immagine, scattata dagli astronauti a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) nel 2011, una fascia verde di bagliore di ossigeno appare sopra la curva della Terra. In superficie compaiono parti del Nord Africa, dove le luci della sera brillano lungo il fiume Nilo e il suo delta. Credito: NASA

Seguite il percorso verde brillante

Ha suscitato l’interesse del team scientifico internazionale A Scoperta precedente Sono stati realizzati utilizzando Mars Express, che ha osservato il bagliore notturno alle lunghezze d’onda degli infrarossi dieci anni fa. La navicella spaziale Trace Gas Orbiter ha continuato a rilevare atomi di ossigeno verde brillante sopra il lato diurno di Marte nel 2020, la prima volta che tale emissione di luce diurna è stata osservata attorno a un pianeta diverso dalla Terra.

Anche questi atomi viaggiano verso il lato notturno e poi si riassemblano a un’altitudine inferiore, creando il bagliore notturno visibile scoperto in una nuova ricerca pubblicata oggi.

Rappresentazione artistica dell’Agenzia spaziale europea Exomari Traccia l’orbita del gas Rilevamento del bagliore verde dell’ossigeno nell’atmosfera marziana. Questa emissione, osservata sul lato diurno di Marte, è simile al bagliore notturno visto attorno all’atmosfera terrestre dallo spazio. Credito: Agenzia spaziale europea

Orbita attorno al Pianeta Rosso a un’altitudine di 400 chilometri, TGO è stata in grado di osservare il lato notturno di Marte attraverso il canale ultravioletto-visibile del suo veicolo. Strumento nomade. Lo strumento copre una gamma spettrale che va dal vicino ultravioletto alla luce rossa, ed è stato puntato verso il bordo del pianeta rosso per osservare meglio l’atmosfera superiore.

L’esperimento NOMAD è condotto dal Royal Belgian Institute for Astronautics e lavora con team provenienti, tra gli altri, da Spagna (IAA-CSIC), Italia (INAF-IAPS) e Regno Unito (Open University).

Valore scientifico

Il bagliore notturno funge da tracciante dei processi atmosferici. Può fornire numerose informazioni sulla composizione e la dinamica di una regione dell’atmosfera difficile da misurare, nonché sulla densità dell’ossigeno. Può anche rivelare come l’energia viene depositata dalla luce solare e dal vento solare, il flusso di particelle cariche emanate dalla nostra stella.

Uno scatto dallo spazio della Via Lattea e della Terra insieme fuori dalla Stazione Spaziale Internazionale. La Via Lattea si estende sotto la curva del lembo terrestre nella scena, che registra anche un debole bagliore verde. Il rigonfiamento centrale della galassia appare con campi stellari tagliati da fessure scure di polvere interstellare. La foto è stata scattata dall’astronauta della NASA Scott Kelly nel 2015 durante la sua missione di un anno nello spazio. Credito immagine: NASA/Scott Kelly

Comprendere le proprietà dell’atmosfera marziana non è solo interessante dal punto di vista scientifico, ma è anche essenziale per le missioni sulla superficie del Pianeta Rosso. Ad esempio, la densità dell’atmosfera influenza direttamente la resistenza sperimentata dai satelliti in orbita attorno a Marte e dai paracadute utilizzati per trasportare le sonde sulla superficie marziana.

Bagliore notturno contro aurora

Il bagliore notturno si osserva anche sulla Terra, ma non deve essere confuso con l’aurora boreale. L’aurora boreale è solo uno dei modi in cui viene illuminata l’atmosfera planetaria.

Viene prodotta l’aurora boreale, Su Marte Come sulla Terra, quando gli elettroni energetici provenienti dal Sole colpiscono l’alta atmosfera. Variano nello spazio e nel tempo, mentre la luce notturna è più uniforme. Sia il bagliore notturno che l’aurora boreale possono mostrare un’ampia gamma di colori a seconda di quali gas atmosferici sono più abbondanti a diverse altitudini.

Il bagliore verde notturno sul nostro pianeta è piuttosto debole, quindi è meglio vederlo guardando da una prospettiva “di bordo”, come mostrato in Molte foto straordinarie Preso dagli astronauti Stazione Spaziale Internazionale.

Video in time lapse di Agenzia spaziale europea La foto è stata scattata all’astronauta Tim Peake durante la sua missione Principia di sei mesi sulla Stazione Spaziale Internazionale. L’astronauta britannico ha commentato questo timelapse: “Vista della ISS dell’aurora nascente: vedi i due satelliti alla fine? Un video Timelapse creato da immagini scattate a intervalli di un secondo è stato riprodotto 25 volte più velocemente. Credito: Agenzia spaziale europea /NASA

Riferimento: “Osservazione di Marte O₂ “Bagliore notturno visibile dallo spettrografo NOMAD a bordo del Trace Gas Orbiter” di J.-C. Girard, L. Surette, IR Thomas, P. Ristic, Y. William, C. Debez, A.C.Vandel, F. Dearden, B. Hubert, J.P. Mason, M.R. Patel e M.A. Lopez Valverde, 9 novembre 2023, Astronomia della natura.
doi: 10.1038/s41550-023-02104-8