Una barriera sopra Marte limita il rimescolamento dell'atmosfera

L'atmosfera di Marte è un laboratorio naturale per le atmosfere planetarie: polvere e vapore acqueo interagiscono con la circolazione, il clima e la superficie. La polvere assorbe e diffonde la radiazione, cambiando la temperatura e il movimento dell'aria. Il vapore acqueo collega l'atmosfera alle calotte polari e al bilancio idrico di lungo periodo. Le osservazioni mostrano una distribuzione molto disomogenea di questi componenti su scala planetaria, ma finora mancava un meccanismo coerente che la spiegasse.

Un gruppo della Southern University of Science and Technology (SUSTech), nel sud della Cina, ha seguito le particelle trasportate dal flusso atmosferico con il metodo del tracciamento lagrangiano. I risultati sono usciti su "Nature Geoscience".

Una barriera sul bordo della circolazione

La prima conclusione riguarda il bordo della circolazione planetaria di Hadley, dove l'aria sale nella fascia equatoriale e scende alle latitudini più alte. Quel confine si comporta come una barriera dinamica al trasporto di materia. In 30 giorni terrestri riesce ad attraversarlo solo il 15 per cento circa delle particelle rilasciate all'interno della circolazione e il 20 per cento circa di quelle rilasciate all'esterno. La condizione dura per circa l'80 per cento dell'anno marziano. Nel restante 20 per cento del tempo la struttura si indebolisce e si divide in due celle più deboli, con uno schema di isolamento diverso.

Il collegamento a distanza tra i poli

Il secondo risultato è ancora più sorprendente. Sopra la cella di Hadley gli autori hanno trovato una teleconnessione tra le regioni polari dei due emisferi: in 10 giorni terrestri una particella può passare dalle alte latitudini dell'emisfero estivo a quelle dell'emisfero invernale. L'analisi dimensionale indica che la rapida rotazione di Marte permetterebbe la formazione di vortici simili a quelli terrestri. L'atmosfera rarefatta, però, raggiunge l'equilibrio radiativo così in fretta che quei vortici vengono soppressi. Su Marte il trasporto avviene quindi soprattutto lungo il flusso medio, al contrario di quanto accade sulla Terra, dove dominano i vortici. Anche Venere ha un flusso medio, ma la sua forte superrotazione chiude il trasporto in strette fasce di latitudine.

Le conseguenze sono concrete. La separazione tra polvere e vapore acqueo può inibire la formazione dei ghiacci d'acqua e modificare così il bilancio radiativo e il ciclo dell'acqua. I componenti trasformati dalla fotochimica negli strati superiori arrivano direttamente sopra il polo invernale. Su scala più lunga uno schema simile favorirebbe il deposito di acqua e dei suoi isotopi, per esempio dell'acqua semi-pesante, solo alle alte latitudini. La fuga atmosferica, inoltre, modificherebbe ancora le riserve d'acqua del pianeta. Le domande restano aperte, ma questa è la prima immagine coerente di come un pianeta con un'atmosfera sottile filtra il proprio trasporto.