Perché le tempeste di polvere su Marte sono un pericolo più serio del previsto
Sembra proprio che le famigerate tempeste di polvere su Marte siano un pericolo più serio del previsto. Quelle più intense, che si verificano annualmente, durante l’estate nell’emisfero australe, possono coprire aree delle dimensioni continentali per settimane, e una volta ogni tre anni marziani (circa cinque anni terrestri e mezzo) diventare abbastanza grandi da avvolgere l’intero pianeta per anche due mesi. Alcune di queste tempeste sollevano così tanta polvere da risultare visibili ai telescopi sulla Terra e causare reazioni chimiche fino ad oggi poco comprese.
Un nuovo studio pubblicato su Geophysical Research Letters, il primo ad aver tentato di quantificare le sostanze chimiche prodotte durante le tempeste di polvere marziane, ha mostrato che le reazioni innescate dalle scariche elettriche generate dalle particelle di polvere che sfregano l’una contro l’altra possono indurre la decomposizione dei cloruri e la generazione del cloro gassoso e di altri composti chimici presenti nell’atmosfera e sulla superficie del pianeta.
Ciò significa che l’attività della polvere marziana può essere la responsabile del ciclo planetario del cloro, andando a spiegare le alte concentrazioni di acido cloridrico – uno dei reattivi chimici più corrosivi e tossici che conosciamo – osservate nell’atmosfera marziana durante le stagioni delle tempeste del 2018 e 2019, quando si presume che uno spessore compreso tra 1 e 10 cm di polvere sia stato sollevato da un tempesta globale.
“Nessun altro processo che conosciamo può farlo, specialmente con una resa quantitativamente elevata di rilascio di cloro” spiega la scienziata planetaria Alian Wang della Washington University di St. Louis e autrice principale dello studio . Secondo Wang, le scariche elettriche che innescano tali reazioni somigliano più a deboli bagliori diffusi che a fulmini o lampi improvvisi come quelli che osserviamo sulla Terra. “Potrebbero essere un po’ come le aurore che osserviamo nelle nostre regioni polari, dove elettroni energetici si scontrano con specie atmosferiche diluite” prosegue l’esperta, docente di ricerca presso l’Earth & Planetary Sciences e membro della McDonnell Center for the Space Sciences.
Le scariche elettriche generate dalle tempeste di polvere su Marte
Appariscente o meno che siano, queste “finte-aurore” marziane non sono stata finora mai osservate da nessuno dei lander, rover o orbiter in missione su Marte, probabilmente perché oscurate dalla fitta coltre di polvere e non visibili dall’orbita. D’altra parte, le missioni di superficie che fanno affidamento sull’energia solare sono state costrette a sospendere le operazioni in caso di forti tempeste (come avvenuto durante la recente stagione delle tempeste per il drone Ingenuity), sebbene non sia escluso che i rover Curiosity o Perverance a propulsione nucleare riescano a catturare il fenomeno prima che le loro missioni siano completate. Alternativamente, dovremo attendere le future missioni con equipaggio per un’osservazione diretta.
Nel frattempo, la comprensione degli effetti chimici derivati dall’attività della polvere si è basata sulla modellazione climatica e studi sperimentali, inclusa la ricerca che Wang e i suoi colleghi hanno svolto negli ultimi anni. Questi hanno dimostrato che quando le scariche elettrostatiche interagiscono con i sali di cloro in un ambiente ricco di anidride carbonica (come l’atmosfera marziana), viene rilasciato cloro gassoso e possono essere generati perclorati e carbonati. Per quantificare queste sostanze, gli studiosi hanno condotto una serie di esperimenti presso la Planetary Environment and Analysis Chamber (PEACh) della Washington University, dove il team ha sottoposto vari sali di cloruro a scariche elettriche in condizioni simili a quelle di Marte.
I risultati di questi esperimenti hanno confermato le loro ipotesi. “L’elettrificazione per attrito è un processo comune nel nostro Sistema Solare, con le attività della polvere marziana note per essere una potente fonte di accumulo di carica elettrica – precisa Wang – . La sottile atmosfera marziana rende molto più facile la rottura dei campi elettrici accumulati sotto forma di scariche elettrostatiche. In effetti, è cento volte più facile su Marte che sulla Terra”.
Le velocità di reazione sono enormi, osservano i ricercatori che, durante un esperimento di scarica elettrostatica simulata di sette ore, hanno osservato che almeno una molecola di cloruro su cento viene decomposta, rilasciando il suo atomo di cloro nell’atmosfera. “È importante sottolineare che il cloro rilasciato in un processo di scarica elettrostatica di media potenza di breve durata è a un livello percentuale” sottolinea il team, rilevando inoltre tassi di formazione simili ma leggermente inferiori, di carbonati e perclorati.
Questi rendimenti hanno portato Wang e il suo team a ritenere che le scariche elettriche marziane possano essere legate a concentrazioni estremamente elevate di perclorati e carbonati nel suolo marziano, nonché alle alte concentrazioni di acido cloridrico osservate nell’atmosfera marziana durante le tempeste di polvere del 2018 e 2019. “L’alto tasso di rilascio di cloro dai cloruri comuni rivelato da questo studio indica un percorso promettente per la conversione dei cloruri superficiali nelle fasi gassose che vediamo nell’atmosfera – ha affermato il dottor Kevin Olsen del Dipartimento di Fisica e coautore dello studio – . Ciò supporta il fatto che le attività della polvere marziana possano guidare un ciclo globale del cloro”.
