November 9, 2012

La Terra perde atmosfera quanto Marte e Venere


Una delle ragioni per cui la Terra continua a trattenere un'atmosfera in grado di supportare la vita è la presenza di un campo magnetico tale per cui l'aria che respiriamo non è in grado di lasciare il nostro pianeta.
http://silentobserver68.blogspot.com/2012/11/la-terra-perde-atmosfera-quanto-marte-e.html
In realtà, le cose non sono così semplici. E' stato recentemente scoperto che la Terra perde atmosfera ad un ritmo pari a quello di pianeti che non hanno campo magnetico (o ne sono provvisti, ma è molto debole), e che hanno già perso il loro guscio atmosferico da tempo. Se non è quindi il solo campo magnetico a trattenere la nostra atmosfera, quali sono le forze in gioco che mantengono il nostro strato d'aria intatto, o consentono l'esaurimento atmosferico su altri corpi planetari?

L'ipotesi sulla scarsa atmosfera di un pianeta come Marte è sempre stata basata principalmente sul fatto che l'assenza di un campo magnetico planetario (anche se ci sono campi magnetici locali più o meno forti) ha fatto si che l'atmosfera marziana sfuggisse alla gravità del pianeta per effetto del vento solare, che avrebbe "strappato" molecole d'aria proiettandole nello spazio.

Il vento solare, su pianeti privi di un campo magnetico sufficientemente potente, non viene deviato dalla sua traiettoria, entra nell'atmosfera e strappa ioni dal pianeta. Sulla Terra, questo processo è differente per via della magnetosfera, che consente la fuga di ioni principalmente dai poli.

Questo scenario è plausibile, e probabilmente descrive bene ciò che accadde milioni o miliardi di anni fa ad alcuni pianeti del nostro sistema solare. Ma come mai la Terra perde atmosfera, sebbene sia protetta da un campo magnetico? E perchè il nostro pianeta perde atmosfera ad un ritmo pari a quello di Venere e Marte?
"La mia opinione è che l'ipotesi dello scudo magnetico sia ancora priva di prove" dice Robert Strangeway, della University of California. "Non c'è niente nei dati attuali che possa giustificare l'ipotesi del campo magnetico".

Ogni ora, la Terra, Marte e Venere perdono circa una tonnellata di atmosfera ciascuno, principalmente sotto forma di vapore acqueo. Ma questo fa sorgere un altro interrogativo: come è possibile che Marte e la Terra siano così diversi dal punto di vista idrologico se si parla di quantità d'acqua sui due corpi planetari?

Gli scienziati misurano la perdita di ioni di ossigeno in termini di perdita d'acqua sul pianeta: misurando quanto ossigeno è riuscito a sfuggire nel corso della storia di un pianeta, è possibile stabilire quanta acqua sia andata perduta durante l'arco di milioni o miliardi di anni.
Durante gli ultimi 3,5 miliardi di anni, calcolando una perdita di ossigeno costante, Strangeway ha stabilito che Marte, la Terra e Venere abbiano perso rispettivamente uno strato d'acqua d'acqua spesso 30, 9 e 8 centimetri.

"Il problema è nel prendere i ritmi di oggi e tentare di indovinare cosa accadde miliardi di anni fa" dice Janet Luhmann della UC Berkeley. La Luhmann ritiene che il campo magnetico terrestre possa aver fatto la differenza in passato, quando il vento solare era probabilmente più forte di oggi. "Non stiamo mettendo tutte le carte sul tavolo. Non possiamo dire che i campi magnetici siano di scarsa importanza, se ci basiamo sui dati attuali".

"Il campo magnetico è un ostacolo per il vento solare, ma è anche un imbuto" dice Strangeway. Il comportamento che ha il vento solare quando entra in contatto con il nostro campo magnetico è differente da quello riscontrabile su Marte e Venere, ma la perdita di atmosfera è praticamente identica.

La spiegazione che da Strangeway è che il vento solare perda parte della sua energia quando si scontra con l'atmosfera di un pianeta, energia che viene parzialmente utilizzata per energizzare gli ioni fino al punto da farli sfuggire all'attrazione gravitazionale planetaria. Anche se sulla Terra questo meccanismo è più complicato che su altri pianeti del nostro sistema solare, il risultato sembra essere lo stesso, almeno in termini quantitativi.

A complicare il tutto ci sarebbe anche la fuga atomi neutri, che spiegherebbe in buona parte la perdita di atmosfera di Marte e della Terra, ma per nulla quella di Venere. "Venere è più complicato" dice Strangeway.

L'unica variabile che rimane certamente in gioco, e che potrebbe portare alla spiegazione di queste anomalie, è la variabilità del nostro sole. Nel corso di miliardi di anni, la nostra stella è cambiata in dimensioni, e nell' intensità delle sue emissioni. Il campo magnetico terrestre potrebbe essere stato in passato uno scudo migliore di quello marziano e venusiano contro un vento solare di intensità superiore a quello moderno.
Ma la questione rimane ancora aperta, e il mistero sembra essere ben lontano dall'essere svelato. "Sono molto cauto" afferm Strangeway. "Non ne so abbastanza per dire quanto il nostro giovane sole possa aver interagito con il campo magnetico planetario".


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