Nel maggio 2024 una forte tempesta solare ha colpito il Sistema Solare interno. L’evento è stato uno dei più intensi degli ultimi vent’anni. Mentre sulla Terra ha prodotto aurore visibili a latitudini molto basse (è noto come Tempesta di Gannon), anche Marte è stato investito dalla tempesta.
In quel momento, due sonde dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) che si trovavano (e ancora si trovano) in orbita attorno al Pianeta Rosso, Mars Express e ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO), hanno potuto osservare direttamente come l’atmosfera marziana, molto diversa da quella terrestre, reagisce a un evento solare così energetico.
I dati, pubblicati in uno studio sulla rivista Nature Communications, mostrano che la parte alta dell’atmosfera di Marte si è riempita di elettroni. Questo perché le particelle e la radiazione provenienti dal Sole hanno colpito gli atomi presenti nell’atmosfera, strappando via alcuni dei loro elettroni. In uno degli strati più bassi, chiamato M1, la densità elettronica è aumentata del 278%, mentre nello strato superiore M2 l’aumento è stato del 45%.
Gli effetti della tempesta solare sull’atmosfera di Marte
L’evento osservato è stato il risultato di più fenomeni solari avvenuti nello stesso periodo: un brillamento solare, un flusso di particelle energetiche e un’espulsione di massa coronale. Insieme hanno inviato verso Marte radiazione, plasma e campi magnetici.
Per studiare l’effetto della tempesta solare sull’atmosfera marziana, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica chiamata radio occultazione. Durante l’osservazione, Mars Express ha trasmesso un segnale radio che è stato ricevuto da ExoMars TGO mentre la sonda passava dietro l’orizzonte del pianeta. Il segnale ha attraversato l’atmosfera marziana prima di arrivare alla seconda sonda.
Quando un segnale radio passa attraverso l’atmosfera, cambia leggermente direzione e velocità. Analizzando queste variazioni, gli scienziati possono capire com’è fatta l’atmosfera e quanti elettroni sono presenti a diverse altitudini.
Grazie a queste misure è stato possibile ricostruire il profilo della ionosfera durante la tempesta solare. I dati mostrano che gli strati principali della ionosfera si sono spostati verso quote leggermente più alte, di circa 6.5 km. Questo indica che l’atmosfera si è riscaldata a causa dell’energia portata dalle particelle solari.
I ricercatori hanno poi osservato uno strato di elettroni anche a circa 245 km di altitudine, probabilmente legato alle interazioni tra il vento solare e l’ambiente magnetico del pianeta.
Perché queste osservazioni sono importanti?
Studiare gli effetti delle tempeste solari su Marte aiuta innanzitutto a capire meglio come funziona la sua atmosfera. A differenza della Terra, Marte non possiede un forte campo magnetico globale: questo significa che le particelle provenienti dal Sole possono raggiungere più facilmente l’atmosfera del pianeta.
Le osservazioni della tempesta del 2024 mostrano quanto rapidamente la ionosfera marziana possa cambiare durante eventi di attività solare intensa. I dati suggeriscono anche che i brillamenti solari possono aumentare la ionizzazione negli strati più bassi dell’atmosfera, molto più di quanto si pensasse.
Queste informazioni sono utili anche per le missioni spaziali. La presenza di molti elettroni nell’alta atmosfera può influenzare la propagazione dei segnali radio. Questo può avere effetti sulle comunicazioni con lander e rover o sugli strumenti radar usati per studiare la superficie e il sottosuolo del pianeta.
La tempesta di maggio 2024 ha avuto effetti anche sulle sonde. Le particelle energetiche hanno causato alcuni errori temporanei nei computer di bordo. In questo caso, le sonde hanno recuperato rapidamente.
Monitorare l’atmosfera marziana durante eventi solari è quindi importante per comprendere meglio l’ambiente del pianeta e per pianificare le future missioni su Marte. Soprattutto se in queste missioni ci saranno equipaggi umani, esposti all’ambiente ostile e carico di radiazioni solari dello spazio profondo.
