Trace Gas Orbiter: i primi risultati di ExoMars

Tre nuovi articoli descrivono i primi risultati del Trace Gas Orbiter, il satellite di ExoMars 2016 che ha l’obiettivo di studiare i gas presenti in traccia nell’atmosfera marziana. Il metano e le tempeste di sabbia e l’acqua sono di nuovo al centro dell’attenzione.

Dall’ormai lontano schianto del lander Schiaparelli sono passati tre anni, anni che per il compagno Trace Gas Orbiter sono stati fondamentali al fine di svolgere tutte le operazioni preliminari, l’inserimento in orbita scientifica, la calibrazione dei dati. Pochi giorni fa, il 10 aprile 2019 sono finalmente usciti i primi risultati di questo satellite marziano che mostrano novità intriganti per la comprensione dell’atmosfera del nostro vicino planetario.

I due spettrometri a bordo, NOMAD ed ACS, hanno ottenuto molti dati ad altissima risoluzione in una geometria di osservazione nota come occultazione solare. In pratica gli strumenti osservano il Sole fuori dall’atmosfera così da misurarne la radiazione, e poi continuano ad osservarlo mano mano che si abbassa, entrando nell’atmosfera e tramontando sotto l’orizzonte (o possono seguire anche il percorso inverso che vede il Sole sorgere e poi uscire dall’atmosfera). In questo modo i gas atmosferici lasciano la loro traccia sulla radiazione prima che questa dal Sole raggiunga lo strumento, ed analizzandola è possibile risalire a quali gas compongano l’atmosfera.

La tempesta di sabbia globale

Da questi dati è stato possibile studiare la distribuzione dell’acqua dalla superficie fino a circa 80 chilometri di altitudine durante l’evento di Tempesta di Sabbia Globale (GDS) della scorsa estate, quello in cui abbiamo perso il rover Opportunity.

Le osservazioni hanno confermato qualcosa che già si sospettava: la radiazione solare viene assorbita dai grani di polvere sospesi nell’atmosfera durante le tempeste di sabbia. Questi si scaldano e scaldano di conseguenza il gas circostante, causandone un’espansione e quindi una sua distribuzione su una scala verticale più ampia. Inoltre le temperature più alte causano una minore formazione di nubi di ghiaccio d’acqua.

Inoltre il team ha eseguito le prime osservazioni di HDO, una rara versione dell’acqua che ha un atomo di deuterio (un isotopo dell’idrogeno che ha un neutrone in più ed è quindi più pesante) al posto di uno dei due atomi di idrogeno. L’HDO ci dice qualcosa di interessante, perché conoscere l’evoluzione del suo rapporto con l’acqua “normale” (l’H2O) ci permette di capire qualcosa in più sui processi che portano il gas a fuggire dall’atmosfera marziana.

Tornando al Metano

Pochi giorni fa abbiamo riportato la notizia della conferma di metano nel Gale Crater da parte della sonda Mars Express poco dopo l’osservazione di Curiosity nel lontano 2013. Studiando i processi fotochimici su Marte, ci si aspetta che qualunque osservazione di metano implichi una sua emissione recente. Ma quantificando questo “recente” si parla comunque di alcuni secoli, un battito di ciglia in chiave geologica, ma comunque abbastanza per aspettarsi che un’emissione continua di questo gas ne determini una quantità osservabile sul lungo periodo.

Eppure non è così, Mars Express ha visto il metano solo due volte (2004 e 2013) e, adesso è arrivata la conferma, il Trace Gas Orbiter non lo ha visto neppure una volta. Lo spettrometro NOMAD ha come obiettivo principale proprio quello di studiare questa molecola, per cui è in grado di rilevarla con estrema precisione, molto più elevata di qualunque altro strumento mai utilizzato per lo studio dell’atmosfera marziana. Questo risultato infittisce ancora di più il mistero del metano su Marte. Dove è andato a finire quel metano che sporadicamente è stato osservato?

L’acqua sotto la superficie marziana

Spostandoci dall’atmosfera alla superficie, un altro strumento del Trace Gas Orbiter, FREND, è pensato per lo studio dell’idrogeno, e quindi di quello contenuto nell’acqua, nel primo metro di spessore della superficie marziana. L’obiettivo, ancora in corso d’opera, è quello di costruire una mappa globale dell’acqua contenuta nel terreno grazie a lunghe e ripetute osservazioni dei materiali ricchi di acqua nelle rocce marziane.

Già nei soli primi 131 giorni di lavoro dello strumento si sono potute ottenere mappe molto più dettagliate di quelle raggiunte da qualunque altro strumento, ed il risultato è stato presentato sulla rivista Proceeding of the Russian Academy of Science.

La prima mappa di FREND dell’acqua nel terreno marziano. Credits: ESA (qui l’immagine integrale)

Leggi anche: Storia dell’Esplorazione di Marte

Fonte: ESA, Metano, GDS, Acqua sotto la superficie

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