Scoperte
La nube allungata di Arsia Mons si forma senza nuclei di polvere
Una ricerca su Nature Geoscience spiega la nube Arsia Mons di Marte: il vapore acqueo congela direttamente sotto i 130 kelvin, senza nuclei di polvere.
In breve
La lunga nube di ghiaccio d'acqua che appare ogni mattina sopra il vulcano marziano Arsia Mons trova finalmente una spiegazione: secondo uno studio pubblicato su Nature Geoscience, in condizioni estreme di freddo e soprassaturazione il vapore acqueo forma ghiaccio direttamente, senza nuclei di polvere, un processo mai osservato con prove convincenti in natura.
Punti chiave
- La nube Amec si forma sul fianco occidentale di Arsia Mons a circa 45 km di quota e può estendersi fino a 1800 chilometri.
- Lo studio guidato da Jorge Hernández-Bernal della Sorbonne Université è stato pubblicato su Nature Geoscience.
- Nelle simulazioni la temperatura scende sotto i 130 kelvin, con soprassaturazione estrema del vapore acqueo.
- Con la sola nucleazione eterogenea sulla polvere il modello riproduce le onde, ma non la nube osservata.
- La nube simulata resta più stretta, inizia circa un'ora e mezza più tardi ed è più corta di quella vista da Mars Express.
- Resta da capire se il processo avviene anche in altre nubi planetarie e negli strati alti dell'atmosfera terrestre.
Ogni mattina, per qualche ora, sopra il vulcano marziano Arsia Mons compare una lunga nube bianca che i modelli atmosferici non riuscivano a spiegare. Uno studio guidato da Jorge Hernández-Bernal della Sorbonne Université è stato pubblicato su Nature Geoscience. La ricerca propone la chiave del mistero: il vapore acqueo congelerebbe direttamente, senza bisogno di nuclei di polvere. La scoperta riguarda la cosiddetta nube Arsia Mons, nota agli studiosi come Arsia Mons Elongated Cloud, o Amec.
La nube allungata che ogni anno si forma sopra l’Arsia Mons di Marte
La nube Amec si forma ogni mattina sul fianco occidentale di Arsia Mons, nella regione di Tharsis. Si trova a circa 45 chilometri di quota, più del doppio dell’altitudine di crociera di un aereo di linea. È fatta di ghiaccio d’acqua, resta relativamente stretta e può allungarsi sottovento fino a 1800 chilometri, circa un quarto del diametro di Marte. Poi si stacca dal vulcano e svanisce in poche ore.
Il fenomeno si ripete ogni primavera ed estate nell’emisfero sud marziano, per diversi mesi. La sua formazione è legata alle onde atmosferiche generate dal rilievo del vulcano, capaci di sollevare rapidamente masse d’aria e raffreddarle. Il problema è che nei modelli mancava sempre la lunghissima coda osservata nelle immagini.
La nucleazione omogenea: la chiave del mistero
Per capire l’insolita soluzione occorre sapere come nascono normalmente le nubi. Il vapore acqueo non condensa quasi mai da solo: gli servono minuscole particelle sospese, come sale o fuliggine sulla Terra, soprattutto polvere su Marte. È la nucleazione eterogenea. Nella nucleazione omogenea, invece, il ghiaccio si forma direttamente dal vapore, senza nuclei: un processo teoricamente noto. Ma che richiede temperature bassissime e sovrasaturazione estrema, ed era considerato quasi impossibile nelle atmosfere planetarie.
Secondo le simulazioni, Arsia Mons crea proprio quelle condizioni. Le onde atmosferiche sollevano aria umida di diversi chilometri in pochi minuti. Sul versante occidentale la temperatura può scendere sotto i 130 kelvin, circa meno 143 gradi Celsius. A quel punto il vapore forma direttamente centinaia di particelle di ghiaccio per centimetro cubo. I venti occidentali le trascinano via e danno origine alla coda della nube. Il ghiaccio nasce senza polvere: solo dal vapore acqueo.
Conferme dalle osservazioni e limiti del modello
La prova del modello arriva soprattutto dalle osservazioni di Mars Express. La sonda è una delle poche in orbita marziana capaci di osservare nelle ore del mattino, quando l’Amec è presente. Le immagini della Visual Monitoring Camera e della High Resolution Stereo Camera offrono un termine di paragone per le simulazioni. Anche i dati dello spettrometro Omega servono a questo scopo.
Il risultato è netto: con la sola nucleazione eterogenea sulla polvere, il modello riproduce le onde e le basse temperature, ma non la nube osservata. Aggiungendo la nucleazione omogenea compaiono la coda allungata, il distacco dal vulcano e persino alcune variazioni di luminosità. Gli autori hanno testato anche l’ipotesi di particelle di polvere più piccole di 100 nanometri. Ma nelle simulazioni producono foschie diffuse, non la coda sottile vista da Mars Express.
Il modello resta comunque imperfetto. La nube simulata è più stretta e inizia a formarsi circa un’ora e mezza più tardi. Raggiunge inoltre una lunghezza inferiore a quella reale.
Prospettive future
La domanda aperta è quanto il fenomeno sia eccezionale. La nucleazione omogenea avviene solo sopra Arsia Mons, o partecipa anche alla formazione di altre nubi planetarie? E potrebbe avere un ruolo negli strati più alti dell’atmosfera terrestre, dove condizioni simili sono state previste ma difficili da osservare? Per ora l’Amec resta un laboratorio naturale sospeso sopra il vulcano: una nube effimera che potrebbe far rivedere la teoria generale delle nubi.
Fonti: