Il rover Perseverance della NASA ha registrato i suoni di scariche elettriche – scintille – e mini-boom sonici nei vortici di polvere su Marte. A lungo teorizzato, il fenomeno è stato ora confermato attraverso registrazioni audio ed elettromagnetiche catturate dal microfono SuperCam del rover. La scoperta, pubblicata il 26 novembre sulla rivista Nature, ha implicazioni per la chimica atmosferica, il clima e l’abitabilità di Marte e potrebbe contribuire a orientare la progettazione di future missioni robotiche e umane su Marte. In un fenomeno frequente sul Pianeta Rosso, i diavoli di polvere si formano da colonne di aria calda che si sollevano e ruotano. L’aria vicino alla superficie del pianeta si riscalda a contatto con il suolo più caldo e sale attraverso l’aria più densa e fredda sovrastante. Man mano che altra aria si muove lungo la superficie per prendere il posto dell’aria più calda che sale, inizia a ruotare. Quando l’aria in entrata sale nella colonna, acquista velocità come pattinatori sul ghiaccio che ruotano avvicinando le braccia al corpo. L’aria che entra raccoglie anche polvere, dando vita a un diavolo di polvere. SuperCam ha registrato 55 distinti eventi elettrici nel corso della missione, a partire dal 215° giorno marziano, o sol, della missione nel 2021. Sedici sono stati registrati quando i mulinelli di polvere sono passati direttamente sopra il rover. Decenni prima dell’atterraggio di Perseverance, gli scienziati avevano teorizzato che l’attrito generato dai minuscoli granelli di polvere che turbinavano e si sfregavano l’uno contro l’altro nei diavoli di polvere marziani potesse generare una carica elettrica sufficiente a generare archi elettrici. Chiamato effetto triboelettrico, è il fenomeno che si verifica quando qualcuno cammina su un tappeto in calzini e poi tocca una maniglia di metallo, generando una scintilla. In effetti, si tratta all’incirca dello stesso livello di scarica che potrebbe produrre un diavolo di polvere marziano. Link video:
«La carica triboelettrica delle particelle di sabbia e neve è ben documentata sulla Terra, in particolare nelle regioni desertiche, ma raramente si traduce in vere e proprie scariche elettriche», ha affermato Baptiste Chide, membro del team scientifico di Perseverance e planetologo presso l’Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie in Francia. «Su Marte, la sottile atmosfera rende il fenomeno molto più probabile, poiché la quantità di carica necessaria per generare scintille è molto inferiore a quella richiesta nell’atmosfera terrestre prossima alla superficie». Lo strumento SuperCam di Perseverance è dotato di un microfono per analizzare i suoni del laser dello strumento quando colpisce le rocce, ma il team ha anche catturato i suoni del vento e persino la prima registrazione audio di un vortice di polvere marziano. Gli scienziati sapevano che poteva captare disturbi elettromagnetici (elettricità statica) e suoni di scariche elettriche nell’atmosfera. Quello che non sapevano era se tali eventi si verificassero con sufficiente frequenza, o se il rover sarebbe mai stato abbastanza vicino da registrarne uno. Quindi hanno iniziato a valutare i dati accumulati durante la missione, e non ci è voluto molto per trovare i suoni rivelatori dell’attività elettrica.
Crepitio, scoppiettio:
«Ne abbiamo ottenuti alcuni buoni, in cui si può chiaramente sentire il suono ‘schiocco’ della scintilla», ha affermato il coautore Ralph Lorenz, scienziato di Perseverance presso il Johns Hopkins Applied Physics Lab di Laurel, nel Maryland. «Nella registrazione del vortice di polvere del Sol 215, si può sentire non solo il suono elettrico, ma anche la parete del vortice di polvere che si muove sopra il rover. E nel vortice di polvere del Sol 1296, si sente tutto questo, più alcune delle particelle che colpiscono il microfono». Altre trentacinque scariche sono state associate al passaggio di fronti convettivi durante tempeste di polvere regionali. Questi fronti presentano un’intensa turbolenza che favorisce la carica triboelettrica e la separazione di carica, che si verifica quando due oggetti si toccano, trasferiscono elettroni e si separano: la parte dell’effetto triboelettrico che si traduce in una scintilla di elettricità statica. I ricercatori hanno scoperto che le scariche elettriche non sembrano aumentare durante le stagioni in cui le tempeste di polvere, che a livello globale aumentano la presenza di polvere atmosferica, sono più comuni su Marte. Questo risultato suggerisce che l’accumulo di elettricità sia più strettamente legato al sollevamento localizzato e turbolento di sabbia e polvere piuttosto che alla sola elevata densità di polvere.
Effetti profondi:
La prova di queste scariche elettriche è una scoperta che cambia radicalmente la nostra comprensione di Marte. La loro presenza implica che l’atmosfera marziana può caricarsi sufficientemente da attivare reazioni chimiche, portando alla creazione di composti altamente ossidanti, come clorati e perclorati. Queste sostanze aggressive possono distruggere efficacemente le molecole organiche (che costituiscono alcuni dei componenti della vita) sulla superficie e scomporre molti composti atmosferici, alterando completamente l’equilibrio chimico complessivo dell’atmosfera marziana. Questa scoperta potrebbe anche spiegare la sorprendente capacità del metano marziano di svanire rapidamente, offrendo un tassello fondamentale per comprendere i limiti che la vita potrebbe aver dovuto affrontare e, di conseguenza, il potenziale abitabile del pianeta. Data l’onnipresenza di polvere su Marte, la presenza di cariche elettriche generate dallo sfregamento delle particelle sembrerebbe influenzare anche il trasporto della polvere su Marte. Il modo in cui la polvere si sposta su Marte gioca un ruolo centrale nel clima del pianeta, ma rimane poco compreso. La conferma della presenza di scariche elettrostatiche aiuterà anche la NASA a comprendere i potenziali rischi per le apparecchiature elettroniche delle attuali missioni robotiche. Il fatto che non siano stati segnalati effetti negativi dovuti a scariche elettrostatiche in diversi decenni di operazioni sulla superficie di Marte potrebbe attestare l’accuratezza delle pratiche di messa a terra dei veicoli spaziali. I risultati potrebbero anche orientare le misure di sicurezza sviluppate per i futuri astronauti che esploreranno il Pianeta Rosso. Gestito per la NASA dal Caltech, il Jet Propulsion Laboratory nella California meridionale ha costruito e gestisce le operazioni del rover Perseverance per conto della Science Mission Directorate dell’agenzia, nell’ambito del portafoglio del Mars Exploration Program della NASA. Link video:
Per saperne di più su Perseverance visita:
https://science.nasa.gov/mission/mars-2020-perseverance
Fonti:
- https://www.nasa.gov/missions/mars-2020-perseverance/perseverance-rover/nasa-rover-detects-electric-sparks-in-mars-dust-devils-storms/
- https://rdcu.be/eRWr6
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