Per la prima volta osservata un’aurora visibile nel cielo di Marte: è verde come sulla Terra

Aurora verde su Marte, illustrazione di un artista. Credit: (NASA/JPL-Caltech/Cornell Univ./Arizona State Univ.– EW Knutsen)

Gli scienziati sono riusciti a ottenere per la prima volta le immagini di un'aurora visibile a occhio nudo – perlomeno teoricamente – su Marte. Il merito è stato degli strumenti SuperCam e Mastcam Z  (rispettivamente uno spettrometro e una fotocamera) installati sul rover Perseverance della NASA, che hanno colto il bagliore verde e uniforme nel cielo notturno marziano. Il robot, “ammartato” nel cratere Jezero sul Pianeta Rosso attorno alle 22:00 ora italiana del 18 febbraio 2021, ha catturato queste immagini pionieristiche lo scorso 15 marzo 2024, in occasione di una fortissima espulsione di massa coronale (CME) scagliata dal Sole. Questi fenomeni, del resto, hanno i medesimi principi di innesco su tutti i pianeti del Sistema solare, pur potendo esserci delle variazioni significative.

Su Marte la presenza delle aurore è ben nota da circa venti anni. Tra le più spettacolari vi sono quelle di recente scoperta denominate “aurore a macchia di leopardo”, identificate grazie ai dati raccolti dalle missioni MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) ed EMM (United Arab Emirates’ Emirates Mars MissioN). Si tratta di aurore protoniche che si verificano quando il vento solare – un insieme di particelle cariche elettricamente (plamsa) e campi magnetici – interagisce con la debolissima e rarefatta atmosfera marziana. Sono spettacolari, ma hanno un dettaglio peculiare come tutte le aurore registrate su Marte prima del marzo 2024: sono invisibili a occhio nudo poiché emettono luce ultravioletta, una lunghezza d'onda che non può essere colta dai nostri occhi.

Come specificato, l'aurora visibile è stata immortalata dagli strumenti del rover Perseverance, ma non è stato affatto un lavoro semplice. Ci sono voluti quattro tentativi e un grande lavoro di squadra per ottenere questo risultato. Analizzando i dati delle aurore protoniche, i ricercatori avevano determinato che avrebbero potuto manifestarsi delle emissioni anche nel visibile, ma coglierle sarebbe stato complesso, per diverse ragioni. Gli strumenti di rover e orbiter, ad esempio, sono tarati per analizzare il lato diurno del Pianeta Rosso e non quello notturno, inoltre gli effetti delle CME devono essere colti al volo e serve un team pronto a intervenire, che deve agire immediatamente impostando in modo adeguato la strumentazione. Dopo tre tentativi falliti i ricercatori sono finalmente riusciti a ottenere il risultato che vedete qui di seguito. Un po' sgranato, ma comunque molto rilevante.

La debole immagine dell'aurora su Marte catturata dal rover Perseverance. Credit: Knutsen et al

A catturare le immagini della prima aurora nella luce visibile su Marte è stato un team di ricerca internazionale guidato da scienziati norvegesi dell'Università di Oslo, che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi di diversi istituti. Fra quelli coinvolti lo Space Science Institute di Boulder; l'Università della California; l'Università del Colorado; l' Osservatorio di Parigi e molti altri. Com'è noto, sulla Terra le aurore polari (boreali nell'emisfero nord e australi in quello sud) sono legate all'impatto del vento solare con la magnetosfera e all'interazione tra le particelle cariche elettricamente e gli atomi presenti nella ionosfera; in parole semplici, questo “scontro” eccita gli atomi che rilasciano le bellissime luci colorate che caratterizzano gli archi aurorali. Su Marte il principio di base è il medesimo, ma com'è noto sul Pianeta Rosso l'atmosfera è estremamente rarefatta – circa l'1 percento di quella della Terra – e soprattutto Marte non presenta un solido campo magnetico, che è limitato in alcune regioni e molto debole, assolutamente non paragonabile alla magnetosfera terrestre.

Nonostante queste differenze, il colore verde della prima aurora marziana nel visibile è dovuta al medesimo meccanismo sulla Terra, ovvero l'interazione tra gli atomi di ossigeno nell'alta atmosfera con le particelle ionizzate del vento solare. C'è tuttavia un'altra differenza significativa legata al campo magnetico; sulla Terra le particelle si dispongono lungo le linee di campo dando vita ai bellissimi “tendaggi” degli archi aurorali, mentre su Marte l'interazione è più uniforme, con la luce verde si distribuisce nel cielo in tutte le direzioni. Anche se la lunghezza d'onda del colore è nel visibile, non è comunque certo che sia possibile coglierlo a occhio nudo da una persona sulla superficie di Marte. Il segnale, infatti, è così debole che i nostri occhi potrebbero avere difficoltà a vederlo nell'oscurità. I dettagli della ricerca “Detection of visible-wavelength aurora on Mars” sono stati pubblicati su ScienceAdvances.