Sulla Terra, lo studio dei campioni di carote di ghiaccio è uno dei tanti metodi utilizzati dagli scienziati per ricostruire la storia del nostro passato cambiamento climatico. Lo stesso vale per la calotta polare settentrionale di Marte, che è costituita da molti strati di acqua ghiacciata che si sono accumulati nel corso di eoni. Lo studio di questi strati potrebbe fornire agli scienziati una migliore comprensione di come il clima marziano sia cambiato nel tempo.
Questa rimane una sfida poiché l'unico modo in cui siamo in grado di studiare le calotte polari marziane in questo momento è dall'orbita. Fortunatamente, un team di ricercatori dell'UC Boulder è stato in grado di utilizzare i dati ottenuti dal Esperimento scientifico di imaging ad alta risoluzione (HiRISE) a bordo del Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) per tracciare come si sono evolute le calotte polari settentrionali negli ultimi milioni di anni.
La ricerca è stata condotta da Andrew Wilcoski e Paul Hayne, un Ph.D. studente e assistente professore del Laboratorio di fisica dell'atmosfera e dello spazio (LASP) dell'Università del Colorado Boulder. Lo studio che descrive i loro risultati è apparso di recente nel Giornale per la ricerca geologica (JGR),una pubblicazione curata dal Unione Geofisica Americana (AGU).
Lo strumento HiRISE, prima di essere integrato nell'MRO. Credito: NASA
Per il loro studio, Wilcosky e Hayne hanno cercato di determinare lo stato attuale del Martian North Polar Residual Cap (NPRC), che è vitale per comprendere i North Polar Layered Deposits (NPLD). Utilizzando le immagini ad alta risoluzione raccolte dallo strumento HiRISE, Wilcosky e Hayne hanno esaminato le caratteristiche approssimative dell'NPRC, che include increspature e creste di varie dimensioni e forma.
Hanno quindi modellato la crescita e la recessione dell'NPRC nel tempo in base alla sua interazione con la radiazione solare e al modo in cui il tasso di crescita e perdita è influenzato dalla quantità di vapore acqueo atmosferico. Quello che hanno scoperto è che oltre a causare la formazione di terreno accidentato (increspature e creste) in una calotta glaciale, l'esposizione alla radiazione solare causerà anche la sublimazione del ghiaccio in modo non uniforme.
Fondamentalmente, l'inclinazione assiale di Marte, che è responsabile del fatto che sperimenta cambiamenti stagionali simili alla Terra, fa sì che anche un lato di queste caratteristiche sublimi (il lato rivolto verso il Sole) mentre l'altro no. Questo ha l'effetto di esagerare queste caratteristiche, portando a creste e valli pronunciate che diventano più pronunciate con il passare del tempo.
Nel complesso, il modello impiegato da Wilcoski e Hayne ha determinato che le caratteristiche approssimative osservate dalla MRO dovrebbero misurare 10 m (33 piedi) di diametro e 1 m (3,3 piedi) di profondità. Inoltre, i loro risultati hanno dimostrato che con l'invecchiamento delle caratteristiche, la lunghezza d'onda spaziale (la distanza) tra ogni increspatura aumenta, da 10 a 50 m (164 piedi). Come affermano nel loro studio:
“I nostri risultati mostrano che le dimensioni dei cumuli e delle depressioni sulla superficie della calotta glaciale suggeriscono che ci sono voluti 1-10 mila anni per formare queste caratteristiche di rugosità. I nostri risultati suggeriscono anche che la formazione di caratteristiche sulla superficie può dipendere da quando il vapore acqueo è presente nell'atmosfera nel corso di un anno (ad esempio, estate o inverno).”
Un'immagine composita che mostra strati alternati di ghiaccio e sabbia intorno alla regione polare settentrionale, ripresa dalla telecamera HiRISE della MRO. Credito: NASA/JPL/Università dell'Arizona
Questi risultati sono coerenti con le immagini scattate dallo strumento HiRISE del Martian North Polar Residual Cap (NPRC). Ciò che hanno indicato è che le caratteristiche ruvide osservate intorno al ghiaccio polare settentrionale di Marte si sono formate negli ultimi 1000-10000 anni, il che fornisce agli scienziati un punto di partenza per ricostruire la storia del clima di Marte.
Tale è la natura del Pianeta Rosso. Oggi gli scienziati hanno una comprensione abbastanza buona della natura del paesaggio marziano e di come cambia durante l'anno. Hanno anche un'idea di come fosse miliardi di anni fa, grazie a caratteristiche della superficie perfettamente conservate che indicano la presenza passata di acque correnti e stagnanti (fiumi, torrenti e laghi).
Ma nel periodo intermedio, in cui il clima è passato dall'uno all'altro, è lì che resta molto da imparare. Nei prossimi anni, missioni robotiche potrebbero essere inviate su Marte per studiare direttamente le calotte glaciali e forse anche restituire campioni sulla Terra. Nel prossimo decennio, quando gli astronauti inizieranno a mettere piede su Marte, potrebbe anche essere possibile esplorare le calotte glaciali.
Ulteriori letture: EOS (AGU) , Pianeti JGR