MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) è una sonda della NASA in orbita attorno a Marte, in grado di osservare l’attività del Sole e la risposta della sottile atmosfera marziana. Per la prima volta nei suoi otto anni di attività attorno al Pianeta Rosso, l’orbiter ha assistito contemporaneamente a due diversi tipi di aurore ultraviolette.

Le aurore sarebbero il risultato delle tempeste solari iniziate il 27 agosto. Le analisi e le simulazioni in tempo reale delle eruzioni solari hanno consentito al team MAVEN di prevedere correttamente quando la tempesta solare in via di sviluppo avrebbe raggiunto il Pianeta Rosso. Previsioni meteorologiche spaziali accurate sono fondamentali per aiutare a proteggere le missioni attuali e i futuri esploratori umani. Marte, a differenza della Terra, non dispone di un campo magnetico globale che lo protegge dalle pericolose radiazioni solari. Ha invece dei punti di magnetismo locale.

L’origine delle aurore marziane

Il 27 agosto, una regione attiva del Sole ha prodotto una serie di brillamenti solari. L’attività è stata accompagnata nei giorni successivi da un’espulsione di massa coronale (CME, Coronal Mass Ejection), ovvero una massiccia esplosione di gas caldo ionizzato, o plasma, che lascia il Sole e si propaga nello spazio.

Questa CME ha prodotto uno degli eventi più carichi di particelle energetiche solari (SEP, Solar Energetic Particles) che la sonda MAVEN abbia mai osservato. Le SEP sono state accelerate prima dell’espulsione di massa coronale e sono state osservate su Marte dal rivelatore SEP di MAVEN il 27 agosto. Molti degli strumenti di MAVEN sono stati in grado di misurare collettivamente la forza della tempesta solare, tra cui:

• L’Extreme Ultraviolet Monitor.
• Il Magnetometer.
• Il Solar Wind Electron Analyzer.
• Il Solar Wind Ion Analyzer.

“Utilizzando modelli meteorologici spaziali della propagazione dell’espulsione di massa coronale, abbiamo determinato quando avrebbe colpito Marte” ha affermato Christina Lee, membro del team MAVEN. “Questo ha permesso al team MAVEN di anticipare alcuni disturbi nell’atmosfera di Marte, dovuti all’impatto della CME interplanetaria e dei SEP associati”.

MAVEN ha osservato due tipi di aurore marziane

Le particelle solari energetiche prodotte dall’eruzione solare hanno bombardato l’atmosfera di Marte, provocando aurore luminose con lunghezze d’onda dell’ultravioletto. Lo strumento Imaging Ultraviolet Spectrograph (IUVS) di MAVEN ha osservato due tipi di aurore marziane: aurora diffusa e aurora protonica.

Queste due tipologie di aurore sono state osservate in contemporanea per coincidenza. Marte è infatti alla fine della stagione delle tempeste di polvere, che si verifica ogni anno marziano quando il pianeta si trova in prossimità del perielio. Le tempeste di polvere riscaldano l’atmosfera abbastanza da consentire al vapore acqueo di raggiungere altitudini elevate. Le molecole d’acqua vengono scisse dalla radiazione ultravioletta solare, rilasciando atomi di idrogeno.

Quando il vento solare colpisce questo idrogeno in eccesso, il lato diurno del pianeta emette luce ultravioletta. Queste “aurore protoniche” coincidevano casualmente con l’arrivo di particelle energetiche ancora più dinamiche, che penetrano più in profondità nell’atmosfera marziana. Questo ha creato un’aurora diffusa visibile sull’intero lato notturno.

Sumedha Gupta, ricercatrice con il team IUVS presso il Laboratory for Atmospheric and Space Physics, ha notato la presenza di queste due aurore durante il suo controllo di routine dei dati in arrivo, pochi giorni dopo l’evento. “Sono stata sorpresa di vedere l’aurora protonica contemporaneamente all’aurora diffusa, perché non era mai successo prima. Entrambe le aurore stanno aumentando d’intensità con l’attività solare, quindi speriamo che continui a succedere!”.

Un’anticipazione delle tempeste future

“È emozionante osservare fenomeni mai visti come queste aurore simultanee a così tanti anni dall’inizio della missione” ha affermato Shannon Curry, ricercatore principale di MAVEN presso l’Università della California. “Abbiamo così tanto da imparare sull’atmosfera marziana e su come le tempeste solari influenzano il Pianeta Rosso”.

Queste aurore marziane sono solo un anticipo di quello che osserverà MAVEN in futuro. Il Sole sta diventando sempre più attivo, con fenomeni come brillamenti e espulsioni di massa coronale, mentre si avvicina alla sua massima attività prevista nel 2024-2025. In quel periodo, l’attività del Sole raggiungerà il picco nel ciclo solare di 11 anni. Significa che CME e SEP aumenteranno di frequenza e continueranno ad avere un forte impatto anche sull’atmosfera di Marte.

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