In pochi mesi, una tempesta di polvere a livello planetario potrebbe coprire Marte, bloccando la luce del sole e nascondendone le caratteristiche. Mentre le tempeste di polvere locali sono abbastanza comuni, le tempeste di polvere globali sono più rare, che si verificano in periodi irregolari che hanno sfidato in precedenza la previsione.
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Ma studiando il movimento dei pianeti nel sistema solare, gli scienziati potrebbero avere un nuovo strumento per prevedere le tempeste future.
Le tempeste di polvere globali possono essere collegate al movimento di Marte attorno al centro gravitazionale del sistema solare. Sebbene il sole sia il residente più massiccio, il peso aggiuntivo dei suoi satelliti significa che il suo nucleo non è il punto medio del sistema. Anche il sole deve fare il giro del centro gravitazionale del sistema solare, causando un leggero traballare nell'orbita della stella. Questa oscillazione è stata provvisoriamente legata alle sue macchie solari, ma per la prima volta, i ricercatori lo stanno anche collegando al clima di un pianeta.
James Shirley, uno scienziato atmosferico del Jet Propulsion Laboratory della NASA in California, confronta il movimento di Giove e il sole, i più grandi oggetti del sistema solare, con una coppia di pattinatori su ghiaccio che si tengono per mano mentre si girano l'uno attorno all'altro e attorno al loro combinato centro di gravità. Nel sistema solare, tuttavia, tutti i pianeti contribuiscono in qualche modo alla follia.
"È una specie di grande ballo, non sono solo i due piccoli ballerini di ghiaccio", dice Shirley.
I ballerini si scambiano energia, sebbene la loro energia combinata rimanga costante. Shirley e i suoi colleghi hanno scoperto che lo stesso vale per Marte, che può guadagnare o perdere energia sia rotazionale che orbitale mentre si muove attraverso il sistema solare. L'energia aggiunta al pianeta può fornire il calcio necessario per cambiare le polverose polveri regionali in tempeste planetarie che possono durare mesi.
Grandi tempeste di polvere si verificano in genere durante l'estate marziana e gli scienziati sapevano già che le tempeste di polvere sarebbero potute crescere da grandi a ampiezze planetarie quando l'estate coincideva con l'approccio più vicino del pianeta al sole. Ma non si verificano tempeste ogni volta che Marte si avvicina al sole. Shirley e il suo team hanno scoperto che le tempeste si verificano solo quando il pianeta è più vicino al centro del sistema solare, non al sole; anni in cui il cuore del sistema è più lontano dal pianeta sfugge alle tempeste di polvere globali. La crescita esplosiva da regionale a globale, dicono Shirley e colleghi, potrebbe essere dovuta all'atmosfera marziana che riceve energia dalla danza del sistema solare.
Mark Lemmon, uno scienziato planetario che studia atmosfere presso la Texas A&M University, fornisce quella che chiama un'analogia imperfetta, quella di tirare fuori il tappeto da sotto qualcuno. Se il pianeta riceve più energia, il che fa girare la superficie più velocemente, l'atmosfera può fare il contrario e rallentare, proprio come una persona che cammina su un tappeto si ferma quando viene rapidamente rimossa. È vero anche il contrario; se la superficie rallenta, l'atmosfera potrebbe ruotare più velocemente. L'energia relativa aggiuntiva tra i due potrebbe essere sufficiente per far fondere le tempeste regionali in una mostruosità globale.
Lemmon, che non è stato coinvolto nella ricerca attuale, paragona le conseguenti tempeste di polvere in tutto il pianeta allo stare sottovento di un grande incendio boschivo, con strisce di fumo che bloccano il sole. Le raffiche sarebbero piccole per gli standard terrestri, circa 22 miglia all'ora, abbastanza dure da gettare polvere nell'aria. La luce ce la farebbe comunque, ma il sole stesso sarebbe nascosto.
"Sarebbe incredibilmente confuso", dice. "Le caratteristiche dell'orizzonte distante scomparirebbero semplicemente nella polvere."
Hubble ha catturato queste immagini di Marte prima (a sinistra) e durante (a destra) una tempesta di polvere su tutto il pianeta su Marte. Queste tempeste spazzano via le caratteristiche del pianeta e durano settimane o mesi alla volta. (NASA) Sebbene i rover sul campo non siano in grado di distinguere tra una tempesta locale e una globale, Lemmon afferma che potrebbero raccogliere dati che potrebbero aiutare gli scienziati a comprendere meglio il clima marziano. Il rover Opportunity della NASA, insieme al suo ormai defunto gemello Spirit, ha già vissuto una lieve tempesta globale nel 2007. Poiché la coppia utilizza l'energia solare, gli ingegneri sulla Terra hanno tenuto d'occhio il loro consumo di energia.
Secondo Lemmon, mentre i venti eliminavano i pannelli solari dello Spirito appena prima della tempesta, permettendogli di funzionare più o meno normalmente, Opportunity ha vissuto giorni tranquilli in cui non ha fatto scienza o non ha comunicato con la Terra per risparmiare energia. Il rover Curiosity della NASA, che si basa sull'energia nucleare, dovrebbe essere in grado di resistere a qualsiasi tempesta che si protrarrà per mesi.
Nonostante le previsioni, la posizione della polvere marziana può ostacolare la tempesta. Uno dei motivi per cui le tempeste di polvere globali si verificano in modo irregolare potrebbe essere perché le tempeste precedenti hanno sparso la polvere in luoghi dove i venti non la raccolgono. In tal caso, la tempesta prevista potrebbe essere un disastro.
"La distribuzione della polvere sulla superficie è un jolly", afferma Shirley.
Mentre il primo articolo di Shirley nella serie, che prevedeva la tempesta imminente, è stato pubblicato sulla rivista peer-reviewed Icarus, il suo secondo pezzo che calcola l'impatto della danza del sistema solare è ancora in fase di presentazione. Egli avverte che non è ancora stato sottoposto alla revisione tra pari che aiuta gli scienziati a modellare e perfezionare le loro ricerche.
Se la tempesta promessa non si verifica quest'anno, gli scienziati ne chiedono un'altra, forse ancora più potente, nel 2018, quando la stagione della tempesta di sabbia si allinea nuovamente con il centro del sistema solare. Quella tempesta dovrebbe essere dal 30 al 40 percento più grande del previsto quest'anno. Se nessuno dei due anni sperimenta una tempesta di polvere, Shirley dice che tornerà al tavolo da disegno. Tuttavia, anche una previsione fallita aiuterà gli scienziati a capire meglio cosa sta succedendo nell'atmosfera marziana.
"La scienza avanza a volte fallendo", dice.
