Report del “6th Mars Atmosphere Modelling and Observations Workshop”, 17-20 gennaio, Granada 2017, Spagna

di Arianna Piccialli
Revisionato da Angelo Zinzi
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La sesta conferenza sui modelli e le osservazioni dell’atmosfera marziana ha riunito nella bella città andalusa più di 100 ricercatori provenienti da tutto il mondo. Durante quattro giorni, giovani ricercatori insieme con i maggiori esperti di atmosfere planetarie hanno discusso delle più recenti osservazioni dell’atmosfera marziana, di modelli climatici e del futuro dell’esplorazione spaziale su Marte.

Il Mars Atmosphere Modelling and Observations Workshop (MAMO) è la prima conferenza internazionale a cui ho partecipato, ben undici anni fa, nel 2006. Ha luogo dal 2003 ogni tre anni circa, spesso a Granada, con delle edizioni a Parigi, Oxford, e Williamsburg, negli Stati Uniti. Il programma dettagliato, così come quello delle edizioni precedenti, può essere ritrovato a questo indirizzo.

Nel 2006 al centro dell’attenzione c’erano i risultati della sonda dell’Agenzia Spaziale Europea Mars Express arrivata da appena due anni. In questi undici anni l’esplorazione del pianeta Rosso non si è mai fermata ed ha anzi visto il susseguirsi di missioni della NASA con il satellite MAVEN e numerosi rovers, quali ad esempio Spirit, Opportunity e Curiosity; il satellite Mangalyaan, prima missione indiana verso Marte; e infine più recentemente l’arrivo del satellite europeo ExoMars.

La conferenza è iniziata ufficialmente lunedì sera con un cocktail di benvenuto nel bellissimo Cuarto Real de Santo Domingo, un palazzo storico del XIII secolo nel centro di Granada. Il cocktail è stata la prima occasione di incontrare colleghi e vecchi amici in un’atmosfera rilassata. L’ambiente era molto internazionale: tanti gli europei e gli americani, non mancava la comunità giapponese, e per la prima volta era presente una rappresentanza degli Emirati Arabi Uniti.

Il martedì mattina, dopo un caloroso benvenuto da parte del sindaco di Granada e del rettore dell’Università, sono iniziate le prime presentazioni. La mattinata è stata quindi dedicata per intero alla meteorologia marziana. La meteorologia studia quei fenomeni fisici responsabili del tempo atmosferico. Si basa da un lato sull’osservazione di parametri atmosferici come ad esempio la temperatura dell’aria, il vento, l’umidità, le precipitazioni ecc., e dall’altro lato fa uso dei modelli matematici per effettuare delle previsioni del tempo sia su scala globale che locale.

Sulla Terra i dati atmosferici sono raccolti in modo più o meno sistematico e regolare da circa 200 anni facendo uso di stazioni meteorologiche, palloni stratosferici, aeroplani e più recentemente satelliti in orbita attorno alla Terra. Chiaramente su Marte i mezzi a disposizione sono molto più limitati e osservazioni più sistematiche del pianeta rosso sono iniziate non più di 20 anni fa. Ragion per cui ogni possibilità di acquisire nuovi dati atmosferici è più che benvenuta.

La conferenza si è aperta con la presentazione della dr. Francesca Ferri dell’Università degli Studi di Padova, CISAS sui primi risultati ottenuti con lo strumento AMELIA (Atmospheric Mars Entry and Landing Investigations & Analysis) a bordo del modulo di ExoMars Schiaparelli, che il 19 ottobre 2016 non è riuscito a completare le manovre di atterraggio sul suolo marziano a causa di un problema tecnico, cadendo così per ben 3700 metri. Tuttavia prima dell’impatto, lo strumento AMELIA è riuscito ad attivarsi e ad inviare sulla Terra importanti dati relativi a pressione, temperatura e densità atmosferiche. Queste osservazioni, insieme a quelle ottenute da altri satelliti, come per esempio le sonde americane MAVEN e Mars Reconnaissance Orbiter, sono confrontate con i risultati ottenuti dai modelli atmosferici. Questo permette da un lato una migliore comprensione dei processi fisici che hanno luogo nell’atmosfera marziana e dall’altro di testare e implementare i modelli numerici. Suggeriamo, a questo proposito, di leggere anche l’articolo AIRInforma dedicato a queste tematiche. Come evidenziato dal prof. Peter Read dell’università di Oxford, l’obiettivo finale è sviluppare un modello atmosferico sulla base di “semplici” leggi fisiche, che permetta di comparare l’atmosfera di Marte con quella della Terra, di Venere, Titano ed in futuro degli esopianeti.

La prima giornata di lavori ha visto anche le celebrazioni per i 12 anni di operazione della sonda Europea Mars Express. Il dr. Dmitry Titov, dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), ha elencato i principali successi e le scoperte più importanti di questa missione ancora operativa. Il dr. Alejandro Cardesin dell’ESA, ha presentato un’interessante iniziativa di scienza partecipativa tramite l’uso della Visual Monitoring Camera (VMC) situata a bordo di Mars Express. VMC, spesso riferita come la “webcam” marziana, ha una risoluzione piuttosto bassa e il suo ruolo inizialmente era quello di monitorare il distacco del Lander Beagle 2 nel 2003. Dopo questo evento è stata utilizzata per fare alcune foto spettacolari del pianeta Rosso, ma dal punto di vista scientifico è stata piuttosto trascurata. Solamente negli ultimi anni sono state comprese appieno le sue potenzialità: le immagini catturate da VMC possono essere utilizzate ad esempio per acquisire informazioni relative a nuvole, polvere e altre strutture atmosferiche. L’ESA ha coinvolto nell’analisi delle immagini di VMC scuole, gruppi di astrofili o semplici appassionati. Più recentemente si è vista la partecipazione del gruppo di Scienze Planetarie dell’Università del Paese Basco diretto dal prof. A. Sanchez-Lavega. È stato creato un profilo Twitter @esamarswebcam, mentre su Flickr (https://www.flickr.com/photos/esa_marswebcam) è possibile vedere alcune delle bellissime immagini di VMC.

Le tematiche del secondo giorno di conferenza sono state due: le onde di gravità e il ciclo stagionale della polvere. Le onde di gravità – da non confondere con le onde gravitazionali (!) – sono dei fenomeni tipici di tutti i pianeti con un’atmosfera. L’atmosfera è un fluido e si comporta da questo punto di vista come la superficie di un lago: una pertubazione (come potrebbe essere il lancio di un sassolino nell’acqua) produce delle onde che nell’atmosfera si possono propagare sia orizzontalmente che verticalmente. Le onde possono avere un impatto importante sulla struttura dell’atmosfera, ed è importante includerle nei modelli atmosferici, come è stato mostrato ad esempio da A. S. Medvedev e G. Gilli. Anche a questo proposito, vi suggeriamo questo articolo AIRInforma per approfondire.

La polvere svolge un ruolo critico nel clima marziano. Viene sollevata dalla superficie, trasportata dal vento e infine depositata di nuovo sul suolo dalla gravità. La primavera e l’estate marziane sono le stagioni dove con una certa regolarità si osserva una maggiore quantità di polvere nell’atmosfera, come confermato da numerose presentazioni. In genere si osservano eventi locali o limitati ad alcune regioni del pianeta, ma in alcuni anni le tempeste di polvere possono ricoprire l’intero pianeta rendendo persino impossibile l’osservazione della superficie da strumenti posti in orbita. Prevedere tempeste di povere globali attraverso i modelli atmosferici per il momento non sembra possibile, segno che i meccanismi alla base di questi fenomeni sono ancora poco chiari.

Il terzo giorno di lavori si è passati a trattare altri due importanti cicli stagionali del clima marziano: quello dell’anidride carbonica e quello dell’acqua. L’anidride carbonica è il principale componente dell’atmosfera marziana. Durante l’inverno, le temperature nelle regioni polari sono sufficientemente basse da permettere all’anidride carbonica di condensare sotto forma di ghiaccio sulla superficie. Durante la primavera e l’estate l’anidride carbonica sublima (ossia passa rapidamente dallo stato solido a quello gassoso), ritornando nell’atmosfera. Strettamente collegato ai cicli stagionali dell’anidride carbonica e a quello della polvere è il ciclo dell’acqua. Alle normali condizioni di temperatura e pressione marziane, l’acqua non può esistere allo stato liquido sulla superficie del Pianeta Rosso. Durante l’estate nell’emisfero nord la calotta di ghiaccio d’acqua sublima a sua volta andando così ad aumentare il contenuto di vapore acqueo nell’atmosfera. L’acqua poi precipta nuovamente sulla superficie sotto forma di neve o brina. In particolari condizioni atmosferiche possono formarsi nuvole di vapor d’acqua, osservate da diversi strumenti a bordo di Mars Express, come riportato per esempio da Y. Willame e K.S.Olsen.

La discussione si è poi spostata verso lo strato superiore dell’atmosfera marziana, tra i 30 e i 150 km di altitudine, obiettivo principale della missione della NASA MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN Mission) lanciata nel novembre 2013. Molte le presentazioni sui recenti risultati ottenuti da MAVEN, tra cui quelle di S. W. Bougher, o R. V. Yelle.

La conferenza si è conclusa con una panoramica delle future missioni marziane. Ufficialmente si dovrà aspettare ancora un anno, fino ad aprile 2018, prima che la sonda ExoMars cominci ad acquisire dati. Il 2018 vedrà anche il lancio di una nuova missione americana, Insight, il cui obiettivo sarà quello di monitorare l’attività sismica del pianete Rosso. Infine la delegazione degli Emirati Arabi Uniti ha presentato il progetto di un satellite che dovrebbe essere lanciato nel 2020 per studiare l’atmosfera marziana. Si tratterebbe della prima missione verso il Pianeta Rosso progettata da un paese Arabo.

Oltre alle presentazioni, sono state numerose le occasioni per discutere e confrontarsi, sia durante la sessione dedicata ai poster che durante eventi più informali.

About the Author

Arianna Piccialli
Arianna Piccialli
Da sempre affascinata dal cielo stellato, Arianna Piccialli si laurea in Astrofisica all’Università di Napoli Federico II nel 2006. Dopo aver conseguito il PhD in Fisica presso il Max Planck Institute for Solar System Research a Göttingen, Germania, Arianna continua lo studio dell’atmosfera del pianeta Venere prima all’Agenzia Spaziale Europea a Noordwijk, in Olanda, e successivamente a Parigi, dove ha diviso il suo tempo tra il Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS) e l’Osservatorio Astronomico di Parigi. Ad ottobre 2016 ha ripreso il suo girovagare per l’Europa e si è trasferita a Bruxelles, dove lavora attualmente al Belgian Institute for Space Aeronomy (BIRA-IASB) per studiare l’atmosfera di Marte tramite i dati ottenuti dalle sonde europee Mars Express e ExoMars.

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