Sorpresa su Marte

Se vi trovate su Marte, potete osservare la luna Phobos che orbita intorno al pianeta da ovest a est ogni cinque ore. La sua orbita è tale che passa direttamente davanti al sole in ogni punto di Marte circa una volta ogni anno terrestre. Nell'arco di tre giorni si verificano da una a sette eclissi solari, anche nel punto di atterraggio della sonda InSight della NASA, che dal novembre 2018 staziona nella regione di "Elysium Planitia". Il fenomeno è quindi molto più frequente che sulla Terra, quando la nostra luna eclissa il sole. "Tuttavia, le eclissi su Marte sono più brevi, durano solo 30 secondi, e l'occultazione non è mai completa", spiega Simon Stähler, sismologo dell'Istituto di geofisica dell'ETH di Zurigo. Anche le foto dei rover marziani della NASA "Opportunity" e "Curiosity" mostrano un grumo angolare sospeso davanti al sole.

Tuttavia, questi cosiddetti transiti non possono essere osservati solo sulle immagini. "Sulla Terra, durante un'eclissi solare si misurano un calo di temperatura e rapide raffiche di vento, perché l'atmosfera diventa più fredda in un punto e l'aria si allontana da lì", spiega Stähler. L'analisi dei dati di InSight dovrebbe mostrare se effetti simili possono essere rilevati anche su Marte.

In attesa del 24 aprile 2020

Nell'aprile 2019, una prima serie di eclissi solari è stata visibile dal sito di atterraggio della sonda NASA, ma solo una parte dei dati misurati in quel momento è stata salvata. Hanno fornito indizi iniziali, quindi Stähler e un gruppo internazionale di ricercatori si sono preparati con impazienza per la successiva serie di eclissi del 24 aprile 2020. Il team ha pubblicato i risultati di queste osservazioni in agosto sulla rivista "Geophysical Research Letters".

Come previsto, le celle solari di InSight hanno registrato i transiti. "Quando Phobos si trova davanti al sole, le celle solari ricevono meno luce solare e di conseguenza producono meno elettricità", spiega Stähler. "In effetti, l'irradiazione solare diminuisce del 30% durante un'eclissi". Tuttavia, la stazione meteorologica di InSight non ha mostrato cambiamenti di atmosfera. I venti non si sono spostati come previsto. Altri strumenti hanno invece riservato una sorpresa: sia il sismometro che il magnetometro hanno misurato un effetto.

Un curioso segnale dal sismometro

Il segnale del magnetometro può molto probabilmente essere ricondotto alla caduta di corrente nelle celle solari, come ha dimostrato Anna Mittelholz, che si è recentemente unita al team dell'ETH Mars. "Tuttavia, non ci aspettavamo il segnale del sismometro, è una curiosità", dice Stähler. Normalmente, lo strumento, la cui elettronica è stata sviluppata all'ETH, registra i terremoti sul pianeta. Finora, il Mars Quake Service, diretto da John Clinton e Domenico Giardini dell'ETH, ha registrato circa 40 scosse classiche, la più forte delle quali di magnitudo 3,8, oltre a diverse centinaia di scosse regionali e poco profonde.

La sorpresa durante l'eclissi solare: il sismometro si è inclinato leggermente in una certa direzione. "L'inclinazione è davvero molto piccola", spiega Stähler: "Immaginate un pezzo da cinque franchi e fate scorrere due atomi d'argento sotto di esso su un lato. Il risultato sarebbe un'inclinazione del 10^-8."La spiegazione più banale sarebbe che l'attrazione gravitazionale di Phobos sia responsabile di questo fenomeno, proprio come la luna terrestre causa le maree", dice Stähler, "ma questo può essere rapidamente escluso"."Perché allora il segnale del sismometro dovrebbe essere misurabile per un periodo più lungo, ogni cinque ore, quando Phobos passa. La causa più probabile dell'inclinazione: "Durante l'eclissi, il terreno si raffredda. Si deforma in modo irregolare e quindi provoca l'inclinazione", afferma Martin van Driel del gruppo di sismologia e fisica delle onde.

Un sensore a infrarossi su Marte ha effettivamente registrato un raffreddamento del suolo di due gradi. I calcoli hanno mostrato che, sebbene l'ondata di freddo penetri nel suolo solo per 30 secondi in profondità, l'effetto è della giusta entità per causare il ribaltamento.

Esperimenti in una vecchia miniera d'argento

Un'osservazione sulla Terra conferma la teoria di Stähler. Presso l'Osservatorio della Foresta Nera, in una vecchia miniera d'argento nella Foresta Nera, Rudolf Widmer-Schnidrig ha scoperto un fenomeno simile: durante il test di un sismometro, la luce non era stata inavvertitamente spenta. Si scoprì che le radiazioni di calore di una lampadina da 60 watt erano sufficienti a riscaldare il granito presente nella profondità della terra, nello strato più alto, facendolo espandere leggermente e facendo sì che il sismometro mostrasse un piccolo spostamento da un lato.

Il minuscolo segnale di inclinazione di Marte potrebbe essere utilizzato per determinare l'orbita di Phobos in modo più preciso di quanto sia stato possibile in precedenza. Questo perché la posizione di InSight è la posizione più precisamente misurata su Marte. Se si sa esattamente quando un transito di Phobos inizia e finisce qui, l'orbita della luna può essere calcolata con precisione. Questo è importante per le future missioni spaziali. Per esempio, l'organizzazione spaziale giapponese JAXA vuole inviare una sonda sulle lune di Marte nel 2024 e riportare sulla Terra dei campioni da Phobos. "Per fare questo, è necessario sapere esattamente dove si vuole andare", dice Stähler.

Cosa rivelano i dati precisi sull'orbita

Dati orbitali precisi da Phobos potrebbero anche fornire maggiori informazioni sull'interno di Marte. Mentre la nostra luna acquista slancio angolare e si allontana continuamente dalla Terra, Phobos rallenta e si avvicina a Marte fino a schiantarsi contro il pianeta tra 30-50 milioni di anni. "Possiamo usare questa leggera decelerazione per stimare quanto sia elastico e quindi caldo Marte al suo interno, perché il materiale freddo è sempre più elastico di quello caldo", spiega Amir Khan, anch'egli dell'Istituto di geofisica dell'ETH. In definitiva, i ricercatori vogliono sapere se Marte si è formato con lo stesso materiale della Terra o se blocchi diversi possono spiegare il fatto che la Terra ha una tettonica a placche, un'atmosfera densa e condizioni favorevoli alla vita - cose che mancano su Marte.