Per la prima volta, la missione MAVEN della NASA ha osservato direttamente un fenomeno fisico che contribuisce alla perdita dell’atmosfera di Marte: lo sputtering atmosferico. Questo processo avviene quando particelle ad alta energia, come quelle del vento solare, colpiscono l’alta atmosfera del pianeta, trasferendo energia agli atomi neutri e spingendoli nello spazio.
Lo sputtering è ritenuto uno dei meccanismi principali con cui Marte ha perso parte significativa della sua atmosfera nel corso di miliardi di anni, contribuendo alla trasformazione da un ambiente forse abitabile a uno arido e rarefatto.
La scoperta è stata resa possibile grazie all’analisi dei dati raccolti dal sensore NGIMS (Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer) a bordo dell’orbiter MAVEN, che ha monitorato le variazioni nella composizione dell’argon in diverse condizioni di vento solare. L’argon è un gas nobile, chimicamente inattivo, ma utile come tracciante della dinamica atmosferica. Le misure hanno rivelato una riduzione selettiva degli isotopi più leggeri, compatibile con uno scenario in cui questi vengono preferenzialmente espulsi a causa dello sputtering. Questo effetto è risultato amplificato durante eventi di tempesta solare, suggerendo che tali episodi possono aumentare significativamente la velocità di fuga atmosferica.
Cos’è lo sputtering e perché è importante su Marte
Lo sputtering atmosferico è un meccanismo di fuga non termico: a differenza dei processi che dipendono dalla temperatura dell’atmosfera, qui l’energia necessaria a espellere particelle nello spazio proviene dall’interazione diretta con le particelle cariche del vento solare.
Quando ioni accelerati dal campo elettrico interplanetario colpiscono l’alta atmosfera, trasmettono la loro energia agli atomi neutri, che possono così acquisire una velocità sufficiente per superare la gravità marziana.
Su Marte, privo di una magnetosfera globale come quella terrestre, questo fenomeno è particolarmente efficace. I dati di MAVEN hanno mostrato come le condizioni del vento solare influenzino direttamente la composizione isotopica dell’argon a circa 350 km di altitudine. Durante una tempesta solare osservata nel gennaio 2016, la differenza tra la quantità degli isotopi leggeri e pesanti è aumentata, rafforzando l’ipotesi che lo sputtering giochi un ruolo attivo e misurabile nella perdita attuale di atmosfera.
Un processo fondamentale per capire il passato marziano
L’importanza dello sputtering non si limita al presente: ha probabilmente avuto un ruolo cruciale nel passato, quando il Sole era più giovane e molto più attivo.
Durante il primo miliardo di anni del Sistema Solare, il flusso di particelle solari era molto più intenso e le condizioni per lo sputtering più favorevoli. Questo significa che una parte consistente dell’atmosfera marziana originaria potrebbe essere stata persa attraverso questo processo, alterando per sempre la capacità del pianeta di mantenere acqua liquida in superficie.
Confermare direttamente lo sputtering apre quindi nuove strade per quantificare la perdita atmosferica nel tempo e per calibrare i modelli che ricostruiscono la storia climatica marziana. MAVEN, lanciata nel 2013 e attiva dal 2014, continua così a fornire dati essenziali per comprendere l’interazione tra il Sole e l’atmosfera dei pianeti, con implicazioni che vanno oltre Marte, estendendosi possibilmente anche allo studio di esopianeti privi di protezione magnetica.
La ricerca, pubblicata su Science Andances, è reperibile qui.
