È stata chiamata Arsia Mons Elongated Cloud (Amec) ed è una formazione di cristalli di ghiaccio d’acqua che ogni mattina compare nel cielo di Marte, durante la primavera e l’estate del suo emisfero meridionale. La gigantesca nube bianca si forma nei pressi di Arsia Mons, uno dei grandi vulcani del Pianeta Rosso, e si allunga progressivamente fino a raggiungere i 1800 chilometri di estensione.
Poi, nel giro di poche ore, svanisce, ma il mattino successivo ricompare, ripetendo lo stesso ciclo.
Osservata dalla sonda Mars Express dell’Esa fin dal 2018, questa nube ha rappresentato un enigma: sebbene gli scienziati ne conoscessero le caratteristiche, non riuscivano a riprodurne il processo di formazione attraverso i modelli atmosferici. In questi giorni però è stato pubblicato su Nature Geoscience un nuovo studio che sembra offrire una spiegazione (pre-print disponibile sulla piattaforma arxiv.org). A condurlo è stato un team di scienziati guidato dal fisico Jorge Hernández Bernal, ricercatore presso l’Università della Sorbona di Parigi, individuando un processo fisico tanto raro da non essere mai stato osservato prima in un’atmosfera planetaria.
La grande nube ripresa con la fotocamera ad alta risoluzione della sonda Mars Express, il 24 giugno 2024. Il cratere accanto è il vulcano Arsia Mons, alto 20 chilometri (Credit: Esa/Dlr/Fu Berlin)
Normalmente, le nubi si formano quando l’aria umida si raffredda e il vapore acqueo si trasforma in minuscole goccioline d’acqua o cristalli di ghiaccio. Perché questo avvenga, è generalmente necessaria la presenza di particelle sospese nell’atmosfera, sulle quali il vapore possa depositarsi. Sulla Terra possono essere granelli di sale, pollini, fuliggine o polvere e il processo è definito nucleazione eterogenea.
Su Marte, invece, sono soprattutto le particelle di polvere a svolgere questa funzione, ma secondo i ricercatori, la grande nube di Arsia Mons rappresenterebbe un’eccezione. Le simulazioni suggeriscono infatti che i suoi cristalli di ghiaccio possano formarsi direttamente dal vapore acqueo, senza bisogno di particelle. Questo processo, chiamato nucleazione omogenea, è previsto dalla fisica, ma non era mai stato osservato prima in un’atmosfera planetaria perché necessita di condizioni estremamente particolari.
Quando gli scienziati hanno introdotto questo meccanismo nelle loro simulazioni, sono finalmente riusciti a riprodurre molte delle caratteristiche della nube osservata da Mars Express.
L’animazione in alto mostra le reali osservazioni satellitari fatte con Mars Express, quella sotto invece è la ricostruzione del fenomeno mediante simulazione computerizzata. Le dimensioni, la forma e il movimento della nuvola bianca sono molto simili (crediti immagine superiore Esa/Ehu; crediti immagine inferiore Hernandez-Bernal et al., Nature Geoscience 2026)
Perché questo fenomeno si verifica proprio nei pressi di Arsia Mons? La spiegazione risiede nella combinazione tra l’enorme altezza del vulcano, che raggiunge i 20 chilometri, e la sottilissima atmosfera marziana.
Quando i venti incontrano il vulcano, la sua mole imponente genera una potente onda atmosferica che spinge masse d’aria umida verso l’alto, sollevandole di diversi chilometri in pochi minuti . Durante questa rapida risalita, la temperatura può diminuire anche di ben 30 gradi in appena dieci minuti.
Un brusco raffreddamento che provoca un aumento eccezionale dell’umidità relativa, portando l’aria a condizioni di estrema sovrasaturazione. Il vapore acqueo presente supera enormemente la quantità che potrebbe rimanere allo stato gassoso, a quella temperatura. Si creano così le condizioni necessarie affinché il vapore formi spontaneamente cristalli di ghiaccio, anche in assenza di particelle di polvere
Per ricostruire il comportamento della nube e sviluppare il modello della simulazione, i ricercatori hanno utilizzato i dati raccolti da tre strumenti scientifici montati a bordo di Mars Express: la Visual Monitoring Camera (Vmc), la High Resolution Stereo Camera (Hrsc) e lo spettrometro Omega. «Questa scoperta rappresenta un autentico successo per la missione e per i suoi scienziati – ha commentato Colin Wilson dell’Esa, project scientist della sonda – Mars Express ha scoperto l’Amec, l’ha seguita e monitorata per anni e ora sta contribuendo a svelare i segreti della sua formazione». Una scoperta che non soltanto approfondisce la conoscenza dell’atmosfera marziana, ma potrebbe aiutare gli scienziati a scoprire e comprendere fenomeni analoghi anche su altri pianeti, compresi quelli che orbitano attorno a stelle diverse dal Sole.
Mars Express, infine, vanta un significativo contributo italiano. Infatti, tra gli strumenti imbarcati sulla sonda l’Agenzia Spaziale Italiana ne ha forniti due a Pi nazionale: lo spettrometro di Fourier Pfs per lo studio dell’atmosfera e il radar subsuperficiale Marsis (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding), realizzato con il contributo del Jpl della Nasa. Inoltre, fanno parte del contributo italiano la parte visibile, Vnir, dello spettrometro Omega (con Pi francese) e l’elettronica dello strumento di imaging di atomi neutri energetici Aspera. È italiano anche uno degli scienziati interdisciplinari, Ids, e ci sono scienziati italiani anche nel team della già citata fotocamera Hrsc.
Foto in apertura: un’immagine della grande nuvola marziana. Sembra un pennacchio di fumo che esce dal cratere di Arsia Mons, ma il vulcano è inattivo da circa 50 milioni di anni
Crediti: Esa/Dlr/Fu Berlin
