Le condizioni estreme che caratterizzano l'inverno marziano al polo nord del pianeta rosso stanno rivelando dettagli sorprendenti sulla chimica atmosferica di Marte. Un team di scienziati è riuscito a scrutare all'interno del vortice polare, dove le temperature precipitano drasticamente e l'oscurità continua innesca processi atmosferici unici. Queste osservazioni potrebbero aiutare a capire se Marte, miliardi di anni fa, disponesse di uno scudo protettivo simile allo strato di ozono terrestre, condizione che avrebbe reso il pianeta molto più accogliente per forme di vita.
Il vortice polare marziano si forma seguendo il ciclo stagionale del pianeta, determinato dall'inclinazione assiale di 25,2 gradi. Analogamente a quanto accade sulla Terra, anche su Marte si verificano cambiamenti stagionali: quando l'estate nell'emisfero settentrionale volge al termine, sopra il polo si sviluppa un sistema vorticoso che persiste fino all'arrivo della primavera. All'interno di questa struttura atmosferica, le temperature si mantengono circa 40 gradi Celsius più basse rispetto alle aree esterne, creando un ambiente gelido che modifica radicalmente la composizione chimica dell'atmosfera.
La scoperta più affascinante riguarda il comportamento dell'ozono durante il lungo inverno polare. Normalmente questo gas viene distrutto quando reagisce con molecole generate dalla radiazione ultravioletta solare che scompone il vapore acqueo. Ma quando le temperature scendono a livelli estremi, il vapore acqueo presente nell'atmosfera marziana congela completamente e si deposita sulla calotta polare. Senza vapore acqueo disponibile per alimentare le reazioni di distruzione, l'ozono inizia ad accumularsi progressivamente all'interno del vortice, raggiungendo concentrazioni molto superiori al normale.
Il dottor Kevin Olsen dell'Università di Oxford, che ha presentato questi risultati al convegno EPSC-DPS2025 di Helsinki, ha sottolineato l'importanza scientifica di queste misurazioni. "L'ozono è un gas fondamentale su Marte: è una forma molto reattiva di ossigeno e ci dice quanto velocemente avvengono i processi chimici nell'atmosfera", ha spiegato il ricercatore. Comprendere la quantità e la variabilità dell'ozono permette di ricostruire l'evoluzione atmosferica del pianeta nel corso del tempo, offrendo indizi sulla possibilità che Marte possedesse un tempo una barriera protettiva contro le radiazioni ultraviolette.
Studiare l'interno del vortice polare rappresenta una sfida considerevole. Durante l'inverno al polo nord di Marte si verifica un'oscurità totale, proprio come nelle regioni polari terrestri, rendendo le osservazioni dirette estremamente difficoltose. Le uniche occasioni per sbirciare all'interno del vortice si presentano quando questa struttura perde la sua forma circolare e si destabilizza, fenomeno che ricorda quanto avviene occasionalmente sulla Terra, quando il vortice polare può spostarsi verso latitudini più basse trasportando aria gelida.
Per aggirare queste difficoltà, Olsen ha utilizzato dati provenienti da due strumenti complementari. Il Trace Gas Orbiter dell'Agenzia Spaziale Europea, dotato dell'Atmospheric Chemistry Suite (ACS), analizza l'atmosfera marziana osservando il bordo del pianeta quando il Sole si trova dalla parte opposta, attraversando gli strati atmosferici. Le lunghezze d'onda della luce solare assorbita rivelano quali molecole sono presenti e a quale altitudine si trovano. Tuttavia, questa tecnica diventa inutilizzabile durante l'oscurità invernale totale, quando il Sole non sorge mai sopra il polo nord.
La soluzione è arrivata combinando le osservazioni del Trace Gas Orbiter con i dati del Mars Climate Sounder, strumento montato sul Mars Reconnaissance Orbiter della NASA. Quest'ultimo misura le temperature atmosferiche, permettendo di identificare con precisione l'estensione del vortice. "Abbiamo cercato un calo improvviso della temperatura, segno inequivocabile di trovarsi all'interno del vortice", ha dichiarato Olsen. Il confronto tra i due set di dati ha evidenziato differenze evidenti tra l'atmosfera interna ed esterna al vortice, offrendo un'opportunità preziosa per comprendere come le condizioni cambino durante la notte polare.
Queste ricerche assumono particolare rilevanza in vista della missione ExoMars Rosalind Franklin rover dell'ESA, il cui lancio è previsto per il 2028. Il rover cercherà tracce di vita antica sulla superficie marziana. Se Marte possedesse davvero uno strato di ozono miliardi di anni fa, proteggendo la superficie dalle radiazioni ultraviolette, le condizioni del pianeta sarebbero state significativamente più favorevoli allo sviluppo di forme di vita. L'atmosfera interna al vortex polare, fredda e ricca di ozono, rappresenta quindi un laboratorio naturale per studiare i processi chimici che potrebbero aver caratterizzato il Marte antico.
Le osservazioni si estendono dalla superficie fino a circa 30 chilometri di altitudine, coprendo una porzione significativa dell'atmosfera marziana. La variabilità dell'ozono documentata dai ricercatori fornisce informazioni cruciali sulla velocità dei processi chimici atmosferici e sulla loro evoluzione stagionale. Questi dati contribuiscono a costruire un quadro sempre più dettagliato del clima marziano e dei meccanismi che regolano la sua atmosfera sottile ma complessa.