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Perché Marte ha perso la sua acqua: uno studio suggerisce che l'asse di rotazione potrebbe aver causato la perdita dei suoi laghi e oceani

Perché Marte ha perso la sua acqua: uno studio suggerisce che l'asse di rotazione potrebbe aver causato la perdita dei suoi laghi e oceani
Marte è un pianeta estremamente arido, le cui condizioni di pressione e temperatura impediscono la presenza di acqua liquida sulla sua superficie . Tuttavia, prove geologiche e mineralogiche suggeriscono che, in un lontano passato, il pianeta rosso ospitasse grandi volumi d'acqua sotto forma di fiumi, laghi e persino oceani .
Nonostante decenni di ricerche, uno dei grandi misteri della storia di Marte resta irrisolto: che fine ha fatto tutta quell'acqua?
Un nuovo studio, condotto dall'Istituto di Astrofisica dell'Andalusia (IAA-CSIC), ha analizzato il ruolo dell'obliquità – l'inclinazione dell'asse di rotazione del pianeta – nella perdita di idrogeno, e quindi di acqua, dall'atmosfera di Marte nel corso del tempo. Il lavoro è stato pubblicato sulla rivista Nature Astronomy .
"Per comprendere lo studio, è importante tenere presente che l'obliquità di Marte è cambiata in modo significativo nel corso della sua storia", afferma Gabriella Gilli, ricercatrice dell'IAA-CSIC che ha co-diretto il lavoro.
"Il modello climatico tridimensionale da noi utilizzato suggerisce che, durante i periodi di elevata obliquità, il tasso di fuga avrebbe potuto essere quasi venti volte superiore a quello attuale", spiega.
Francisco González-Galindo, coautore principale dello studio, osserva: "Se dovessimo sommare tutta l'acqua presente su Marte tra 3 e 4 miliardi di anni fa, avremmo un oceano globale profondo più di 100 metri".
Dov'è finita l'acqua su Marte?
Parte di quell'acqua potrebbe essere ancora presente sotto la superficie, intrappolata sotto forma di ghiaccio o incorporata in minerali idrati. Tuttavia, un'altra parte è andata persa nello spazio attraverso un processo noto come "fuga atmosferica", in cui atomi e molecole acquisiscono energia sufficiente a vincere l'attrazione gravitazionale del pianeta e a disperdersi nel mezzo interplanetario.
L'attuale tasso di fuga di idrogeno non è sufficiente a spiegare la perdita dell'enorme quantità di acqua presente in passato. L'orbita di Marte subisce variazioni periodiche che influenzano significativamente il suo clima.
Uno dei più significativi è il cambiamento nell'inclinazione del suo asse di rotazione, noto come obliquità. "Sebbene questo valore sia attualmente simile a quello terrestre – circa 25 gradi – su Marte ha subito ampie fluttuazioni negli ultimi centinaia di milioni di anni, con una media di circa 35 gradi", afferma Gilli.

Immagine di Marte scattata dallo strumento Osiris a bordo della sonda Rosetta dell'ESA. Foto: ESA e MPS per il team OSIRIS.

Sebbene sia noto che queste variazioni hanno un'influenza significativa sul ciclo dell'acqua del pianeta, finora non è stato studiato il modo in cui incidono sulla perdita di acqua attraverso l'atmosfera.
Lo studio ha esplorato la relazione tra l'obliquità di Marte e la perdita d'acqua nel tempo , rivelando che durante i periodi in cui l'inclinazione assiale raggiungeva valori elevati, l'insolazione ai poli aumentava.
Ciò intensificò il ciclo dell'acqua e generò un'atmosfera più calda e umida. In queste condizioni, il vapore acqueo raggiunse gli strati più alti dell'atmosfera, dove era più vulnerabile alla radiazione solare, che lo scompose in atomi di idrogeno e ossigeno.
Essendo molto leggeri, gli atomi di idrogeno potrebbero disperdersi più facilmente nello spazio, contribuendo così alla perdita di acqua dal pianeta .
Il team di ricerca stima che la perdita di idrogeno durante periodi di elevata obliquità potrebbe spiegare la scomparsa di una quantità d'acqua equivalente a un oceano globale profondo circa 80 metri. Questo valore coincide con il limite inferiore delle stime dell'acqua che un tempo conteneva Marte. "Sebbene possa sembrare modesto rispetto alla Terra, su Marte rappresenta una frazione significativa della sua precedente acqua, quindi il suo impatto è significativo", commenta Gabriella Gilli.
Il clima del pianeta rosso
Lo strumento chiave utilizzato in questo studio, il Mars Planetary Climate Model (Mars-PCM ), è stato inizialmente sviluppato dal Laboratoire de Météorologie Dynamique di Parigi, in collaborazione con altre istituzioni internazionali.
Per questo studio, l'IAA-CSIC ha incorporato miglioramenti fondamentali al modello climatico globale di Marte, tra cui nuovi composti e reazioni chimiche che hanno reso possibile, per la prima volta, riprodurre accuratamente le osservazioni della fuga di idrogeno effettuate, tra le altre, dalle missioni Maven (NASA) e Mars Express (ESA).
Il team ha anche effettuato delle simulazioni che mostrano come i cambiamenti nell'inclinazione dell'asse marziano abbiano influenzato la perdita di acqua nello spazio .
"I nostri risultati indicano che la fuoriuscita di idrogeno ha avuto un ruolo più importante nel processo di essiccazione di Marte di quanto si pensasse in precedenza, il che è fondamentale per ricostruire quanta acqua il pianeta ha perso nello spazio nel corso della sua storia", afferma Francisco González-Galindo.

Il rover Perseverance ha trovato diverse rocce dal suo arrivo su Marte. Foto: iStock

Implicazioni astrobiologiche
In questo contesto, lo studio ha implicazioni astrobiologiche, poiché comprendere come le variazioni dell'inclinazione dell'asse planetario abbiano intensificato il ciclo dell'acqua e favorito la sua perdita nello spazio consente di affinare la ricerca di possibili periodi in cui Marte potrebbe essere stato abitabile .
"Sapere quando e come si sono verificate le condizioni giuste, e quando queste sono cessate, è fondamentale per valutare se il pianeta rosso avrebbe potuto sostenere la vita in qualche momento della sua storia", sottolinea Gilli.
Inoltre, il lavoro evidenzia anche la misura in cui i parametri orbitali possono trasformare il clima di un pianeta.
"Mentre sulla Terra le variazioni sono lievi grazie alla stabilizzazione fornita dalla Luna, su Marte hanno causato cambiamenti drastici che hanno influenzato l'acqua, l'atmosfera e, in ultima analisi, la sua capacità di sostenere la vita", afferma González-Galindo.
“Questa visione a lungo termine del cambiamento climatico planetario offre anche preziose informazioni sulla fragilità degli equilibri che rendono possibile l’abitabilità e sottolinea l’importanza di proteggere il nostro pianeta”, conclude Gabriela Gilli.
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Marte. Foto:

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