Nel mistero degli strati sub-polari di Marte
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Uno studio del Caltech riprende, a distanza di sessanta anni, una intuizione ancora del Caltech: negli strati alternati di anidride carbonica e acqua ghiacciati la prova dei mutamenti marziani


Fonte P. B. Buhler et al. Coevolution of Mars's atmosphere and massive south polar CO2 ice deposit, Nature Astronomy (2019)


Polo marziano. Credit: NASA/JPL/Malin Space Science Systems
Polo marziano. Credit: NASA/JPL/Malin Space Science Systems

Già nel 1966 due scienziati del Caltech sostennero come la presenza di anidride carbonica in atmosfera marziana (95% dell'atmosfera totale) - rilevata dal Mariner IV - potesse consentire depositi stabili di ghiaccio di CO2 in grado di controllare la pressione atmosferica globale (0.06% della pressione terrestre). La teoria legava mutamenti stagionali alla pressione atmosferica durante le oscillazioni del pianeta intorno al proprio asse durante il moto di rivoluzione , oscillazioni che espongono i poli alla luce solare in misure differenti. La radiazione diretta sui depositi di CO2 porta alla sublimazione e variazioni di esposizione fanno si che la pressione possa variare con cicli di decine di migliaia di anni.

A distanza di quasi sessanta anni, sempre al Caltech, sembra venire la conferma tramite un modello che indaga sull'esistenza di una misteriosa struttura al polo sud marziano, un grande deposito di CO2 e di acqua ghiacciati in strati alternati fino a un chilometro di profondità. In questi strati, la quantità di CO2 è equivalente alla quantità totale presente oggi in atmosfera. Data la maggior stabilità e la minore albedo del ghiaccio di acqua, una struttura del genere non dovrebbe essere possibile e se esiste può essere il risultato di tre distinti fattori quali:

  1. variazione dell'inclinazione dell'asse di rotazione ;
  2. differenze nella riflessione della luce solare da parte di ghiaccio di acqua e di CO2;
  3. variazioni nella pressione atmosferica legata alla sublimazione della CO2.

Lo spessore degli strati ottenuto dal modello è perfettamente uguale a quello derivante dalle osservazioni e questo consente di descrivere con ragionevole certezza il processo di formazione della struttura: tramite le oscillazioni dell'asse di rotazione di Marte negli ultimi 510 mila nni, il polo sud ha ricevuto diverse quantità di radiazione solare consentendo alla CO2 di formarsi nei periodi di minore intensità e di sublimare nei periodi di maggiore intensità. La formazione della CO2 ha intrappolato piccole quantità di ghiaccio di acqua insieme agli strati di CO2 e la successiva sublimazione ha lasciato soltanto la più stabile acqua, consolidatisi in strati.

La CO2 sublimata ha innalzato la pressione atmosferica creando equilibrio tra CO2 atmosferica e quella ghiacciata: quando la radiazione solare diminuisce nuovamente, un nuovo strato di CO2 si forma così sopra lo strato di ghiaccio di acqua e il ciclo si ripete. Gli episodi di sublimazione sono andati via via diminuendo in intensità e parte della CO2 ghiacciata è rimasta tra gli strati di ghiaccio di acqua, il che spiega gli strati alternati. Lo strato più profondo di CO2 risale a 510 mila anni fa e segue l'ultimo periodo di estrama radiazione solare al polo, quando tutta la CO2 sublimò in atmosfera.