Un articolo pubblicato sulla rivista “Nature Astronomy” descrive la scoperta di aurore protoniche sul pianeta Marte. Gli scienziati della missione MAVEN della NASA stavano studiando l’atmosfera del pianeta rosso usando lo strumento IUVS della sonda spaziale e hanno notato uno strano bagliore negli strati più alti. L’indagine ha portato alla scoperta di questo raro tipo di aurora causato da protoni carichi di energia portati dal vento solare, un fenomeno che può avvenire su vasta scala su Marte e forse anche su Venere e Titano mentre è circoscritto sulla Terra.
Le aurore sono un fenomeno ben conosciuto ben oltre la Terra e ad esempio la sonda spaziale Juno della NASA ha rilevato molti dati utili a studiare quelle di Giove. Sono generate da particelle cariche di energia che colpiscono l’atmosfera di un pianeta bombardandone i gas con la conseguenza di farli splendere. Generalmente gli elettroni sono le particelle cariche che generano le aurore ma in rari casi i protoni possono avere lo stesso effetto.
La sonda spaziale MAVEN della NASA è equipaggiata con strumenti adatti a esaminare i fenomeni che avvengono nell’atmosfera di Marte e quindi anche le aurore. Gli scienziati della missione hanno osservato che a volte lo strumento Imaging UltraViolet Spectrograph (IUVS) rilevava emissioni ultraviolette provenienti dall’idrogeno presente negli strati superiori dell’atmosfera e quella luminosità durava per alcune ore.
Successivamente, un altro strumento della sonda spaziale MAVEN che ha lo scopo di studiare le interazioni tra il vento solare e l’atmosfera marziana, il Solar Wind Ion Analyzer (SWIA), ha rilevato protoni del vento solare che hanno ricevuto una carica. Anche questo fenomeno ha inizialmente suscitato perplessità negli scienziati perché generalmente i protoni vengono deviati in un’area di confine nell’atmosfera di Marte chiamata in gergo bow shock.
La chiave di questo fenomeno sta nel fatto che i protoni trasportati dal vento solare raggiungono l’atmosfera di Marte e catturano elettroni dal bordo della grande nube di idrogeno che circonda il pianeta rosso. Il bow shock è un ostacolo magnetico che respinge le particelle cariche come i protoni ma quelli che catturano elettroni diventano atomi di idrogeno neutro e quindi vi passano attraverso. A quel punto, essi cominciano a scontrarsi con le molecole dell’atmosfera emettendo i fotoni a lunghezze d’onda ultraviolette che formano le aurore protoniche.
L’immagine (NASA / MAVEN / Goddard Space Flight Center / Dan Gallagher) illustra quella situazione, con i protoni che arrivano dal Sole, catturano elettroni diventando atomi di idrogeno e passano attraverso il bow shock per formare l’aurora protonica. Un altro effetto è che l’idrogeno presente nella nube marziana aumenta assieme all’energia depositata dai protoni che vi entrano.
Un fenomeno del genere è molto più raro e limitato sulla Terra perché il suo potente campo magnetico riesce a deviare molte più particelle del vento solare. Potrebbe essere più comune su Venere, dove i fenomeni magnetici sono generati dall’interazione tra il vento solare e l’atmosfera, e su Titano, una delle lune di Saturno, anch’essa priva di un suo campo magnetico e con un’atmosfera in cui l’idrogeno è abbondante. In sostanza, è un tipo di aurora finora poco conosciuto solo perché molto limitato sulla Terra.
