Un mistero di nome Steve

La sottile striscia viola e bianca in cielo è un fenomeno “Steve” ripreso da un gruppo di appassionati fotografi il 10 aprile 2018 a Prince George, British Columbia, Canada. Sullo sfondo a destra si nota il bagliore verdastro dell’aurora polare. Crediti: Ryan Sault

Facilmente confondibile con una classica aurora polare, tanto da passare inosservato agli occhi degli scienziati fino al 2016, il fenomeno di Strong Thermal Emission Velocity Enhancement, in breve Steve, rappresenta in buona parte ancora un mistero. Fotografato nei cieli del Canada, quindi a latitudini inferiori a quelle in cui solitamente è visibile l’aurora boreale, Steve si manifesta nel cielo notturno con strette strisce luminose di color porpora, con propaggini bianche e verdi.

Il primo studio pubblicato in proposito ha individuato un flusso di ioni veloci ed elettroni super-caldi attraversare la ionosfera nel momento esatto in cui Steve veniva osservato. Lo studio concludeva che il flusso di particelle dovesse essere collegato in qualche modo a Steve, quindi che il fenomeno potesse essere assimilabile a un’aurora, ma gli autori non avevano la certezza che le particelle cariche fossero direttamente responsabili del prodursi del fenomeno stesso.

Una delle autrici della ricerca precedente, Bea Gallardo-Lacourt dell’Università di Calgary in Canada, ha ora guidato un nuovo studio, pubblicato su Geophysical Research Letters, la cui conclusione principale è che Steve venga prodotto da un processo atmosferico differente rispetto all’aurora polare, facendone un tipo completamente nuovo di fenomeno ottico.

Beatriz Gallardo-Lacourt. Crediti: Università di Calgary

Nel nuovo studio, Gallardo-Lacourt e colleghi hanno analizzato un evento Steve accaduto sopra il Canada orientale il 28 marzo 2008, utilizzando immagini riprese da una rete di telecamere terrestri che registrano le aurore sopra il Nord America.

Queste immagini sono state confrontate con i dati provenienti dal satellite Polar Orbiting Environmental Satellite 17 (Poes-17), passato nello stesso momento sopra la zona in cui si è verificato l’evento Steve e dotato di uno strumento capace di misurare le particelle cariche presenti in ionosfera.

È risultato che Poes-17 non ha rilevato particelle cariche entrare nella ionosfera durante l’evento Steve, il che, secondo gli autori, significa che Steve viene prodotto con ogni probabilità da un meccanismo completamente diverso rispetto all’aurora.

Sull’origine di questo meccanismo luminoso, che viene definito skyglow, c’è ancora il buio. Secondo gli autori del nuovo studio, il prossimo passo è quello di verificare se questa luce sia prodotta in una zona dell’atmosfera ancora più esterna rispetto alla ionosfera, dove i flussi di particelle cariche inducono le aurore polari.

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Guarda il video di MediaInaf TV realizzato in occasione del primo studio:

Si sente l’effetto della primavera su Marte

L’antenna radar Marsis a bordo di Mars Express usualmente raccoglie dati sul sottosuolo marziano, ma in questo caso ha conteggiato gli elettroni presenti in ionosfera lungo un periodo di dieci anni. Crediti: Esa, D. Ducross

La sonda europea Mars Express – che ha da poco festeggiato i 15 anni nello spazio – ha messo a segno un altro colpo per la conoscenza climatologica di Marte. Grazie all’analisi dei dati raccolti in oltre 10 anni dal radar Marsis (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding) a bordo di Mars Express, un gruppo di ricerca internazionale ha scoperto che la tenue e complessa atmosfera marziana si comporta come un sistema unico e interconnesso. Un sistema in cui i processi atmosferici che si svolgono negli strati intermedi e più bassi riescono a influenzare in maniera significativa ciò che avviene nelle parti più alte dell’atmosfera di Marte.

I risultati sono stati da poco pubblicati in uno studio apparso sul Journal of Geophysical Research,a prima firma di Beatriz Sánchez-Cano dell’Università di Leicester (UK), e a cui hanno partecipato anche Marco Cartacci, Andrea Cicchetti e Raffaella Noschese dell’Inaf di Roma.

Benché sia noto principalmente per le sue attività di “sondaggio” dell’interno del Pianeta Rosso, il radar Marsis ha raccolto anche osservazioni della ionosfera marziana fin dal momento della sua entrata in servizio nel 2005. Per un decennio, lo strumento ha rilevato il numero di elettroni presenti, indicativo di tutte le particelle cariche presenti nella ionosfera, in corrispondenza delle diverse stagioni e diversi momenti del giorno e della notte, al di sopra di tutte le zone del pianeta.

Era già noto che la quantità di particelle cariche presenti nella parte superiore dell’atmosfera marziana – tra 100 e 200 km di altezza – cambia con la stagione e l’ora del giorno, a seconda principalmente delle variazioni di illuminazione solare. Ma nel nuovo studio i ricercatori hanno trovato un’ulteriore variabilità.

«Abbiamo scoperto un sorprendente e significativo aumento della quantità di particelle cariche nell’alta atmosfera durante la primavera nell’emisfero settentrionale, quando la massa di gas nella bassa atmosfera cresce mano a mano che il ghiaccio sublima dalla calotta polare nordica», spiega Sánchez-Cano.

Le calotte polari di Marte sono costituite da una miscela di ghiaccio d’acqua e biossido di carbonio congelato. Ogni inverno, fino a un terzo della massa presente nell’atmosfera di Marte si condensa per formare uno strato su ciascuno dei poli del pianeta; in primavera, parte del ghiaccio sublima per ricongiungersi con l’atmosfera, riducendo la dimensione delle calotte in maniera evidente. Finora si pensava che questo processo influenzasse solo gli strati più bassi dell’atmosfera, mentre il nuovo studio ha trovato che gli effetti si propagano anche verso i livelli più alti.

Una tabella di sintesi che illustra in processi interessati dallo studio.
Crediti: Esa/Mars Express/Marsis/B. Sánchez-Cano et al.(2018)

«L’aver individuato un chiaro collegamento tra gli strati superiore e inferiore della ionosfera di Marte è un risultato molto importante per la missione del radar Marsis. Ed è motivo di grande orgoglio per noi che il Total Electron Content (Tec) della ionosfera, stimato dal nostro team, abbia svolto un ruolo chiave nello studio», commentano con una nota congiunta a Media Inaf i tre autori italiani, Cartacci, Cicchetti e Noschese.

Capire la dinamica atmosferica, sia presente che passata, è un tema chiave in planetologia, in particolare per un pianeta come Marte, che ha perso la maggior parte della sua atmosfera, un tempo ben più densa e umida, fino diventare l’arido e asfittico mondo che vediamo oggi.

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