La nube di Marte sfida i modelli scientifici

La nube di Marte, nota come Amec (Arsia Mons Elongated Cloud), ha sfidato i modelli scientifici per anni. Ogni mattina, sopra il vulcano Arsia Mons, si forma una lunga nube bianca che si estende fino a 1800 chilometri e scompare dopo poche ore. Ora, nuove simulazioni suggeriscono che la sua formazione potrebbe dipendere da un processo raramente osservato: la nucleazione omogenea del ghiaccio, un fenomeno teorizzato ma mai verificato in natura. Questo studio, pubblicato su “Nature Geoscience”, apre nuove prospettive sulla comprensione delle nubi su Marte e potrebbe influenzare anche la scienza terrestre.

nucleazione omogenea e condizioni estreme

La nucleazione omogenea del ghiaccio si verifica quando il vapore acqueo si condensa direttamente in ghiaccio senza la presenza di nuclei di condensazione, come la polvere. Questo processo richiede temperature estremamente basse e una sovrasaturazione del vapore acqueo molto elevata. Su Marte, le condizioni necessarie per questa nucleazione sembrano essere create dal vulcano Arsia Mons. Le onde atmosferiche generate dal rilievo del vulcano sollevano masse d’aria umida, che si raffreddano rapidamente a circa 45 chilometri di quota. In questa regione, le temperature scendono sotto i 130 kelvin, e il vapore acqueo raggiunge livelli di sovrasaturazione estremi, favorendo la formazione diretta di ghiaccio.

Le simulazioni del team guidato da Jorge Hernández-Bernal della Sorbonne Université hanno introdotto la nucleazione omogenea nei modelli climatici marziani. Questo ha permesso di riprodurre alcune caratteristiche dell’Amec, come la coda allungata, il distacco dal vulcano e la variazione di luminosità lungo la nube. Tuttavia, il modello non riesce a ricompensare perfettamente l’osservazione reale. La nube simulata risulta più stretta, inizia a formarsi circa un’ora e mezza più tardi e raggiunge una lunghezza inferiore rispetto a quella osservata da Mars Express.

simulazioni e confronto con le osservazioni

Le immagini della Visual Monitoring Camera (Vmc) a bordo della sonda Mars Express dell’Esa, come quelle del 10 ottobre 2018, hanno fornito dati cruciali per confrontare le simulazioni con le osservazioni. La presenza di una coda sottile e ben definita, nonché la velocità di formazione e scomparsa della nube, sono elementi chiave per validare i modelli. Gli scienziati stanno ora esplorando se potrebbero esistere particelle di polvere molto piccole, con dimensioni inferiori ai cento nanometri, che potrebbero facilitare la nucleazione senza richiedere condizioni estreme.

La nube di Marte, Amec, si forma sul fianco occidentale del vulcano Arsia Mons, nella regione di Tharsis, a circa 45 chilometri di quota, e si allunga rapidamente sottovento. Poi si stacca dal vulcano e svanisce. Il giorno dopo, durante la stagione giusta, ricompare. Succede ogni primavera ed estate nell’emisfero sud di Marte, per diversi mesi. La sua formazione è legata alle onde atmosferiche generate dal rilievo di Arsia Mons, in grado di sollevare rapidamente masse d’aria e raffreddarle. Questo fenomeno potrebbe rivoluzionare la comprensione dei processi di nucleazione in atmosfere estreme.

Resta da capire quanto questo fenomeno sia davvero eccezionale. La nucleazione omogenea avviene soltanto sopra Arsia Mons, in quelle particolarissime mattinate marziane, oppure partecipa alla formazione di altre nubi? E potrebbe avere un ruolo anche altrove, per esempio negli strati più alti dell’atmosfera terrestre, dove condizioni simili sono state previste ma il processo rimane difficile da osservare? Per ora, l’Amec resta un laboratorio naturale appeso sopra Arsia Mons: una nube effimera, visibile solo per poche ore, che potrebbe costringerci a rivedere qualcosa di molto più generale sul modo in cui si formano le nubi.