Una violenta tempesta solare non prevista ha investito il Pianeta Rosso, fornendo agli strumenti che lo studiano un malloppo insperato di dati scientifici. L'evento registrato l'11 settembre ha generato su Marte aurore 25 volte più brillanti di quelle mai analizzate da MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN), la sonda della Nasa che dal 2014 studia l'interazione dell'atmosfera marziana con il vento solare.
L'effetto è arrivato anche sulla superficie: per due giorni il Radiation Assessment Detector (RAD), lo strumento di Curiosity che da 5 anni misura le radiazioni sulla superficie di Marte, ha registrato un picco di radiazioni doppio rispetto a ogni rilevazione dal 2012 ad oggi.
A sorpresa. L'evento è avvenuto in una fase del ciclo solare che dovrebbe essere caratterizzata da una certa tranquillità: «L'attuale ciclo solare è stato strano, con meno attività del solito durante il picco, e ora questo grande evento mentre ci approcciamo al minimo solare» spiega Sonal Jain, membro dell'equipe scientifica di MAVEN.
Sicurezza. Tempeste solari come questa permettono di capire meglio l'impatto delle radiazioni sull'abitabilità marziana. Eventi così altamente energetici aumentano la quantità di radiazioni che penetrano nell'atmosfera e fino alla superficie marziana. L'interazione del vento solare con l'atmosfera produce anche particelle secondarie il cui effetto sull'uomo deve ancora essere compreso.
Il Sole sarà più brillante. Come gran parte delle stelle che conosciamo, Il Sole si trova nella fase di sequenza principale della sua evoluzione. Nel suo nucleo avvengono reazioni di fusione nucleare che trasformano l'idrogeno in elio e sprigionano, ogni secondo, circa 4 x 10 alla 27 Watt di energia. Finora ha convertito qualcosa come 100 volte la massa della Terra in elio ed energia: quando la riserva di idrogeno sarà ai minimi, il nucleo si restringerà e gli strati di gas esterni si avvicineranno al nucleo stesso. L'aumentata pressione sul centro accelererà i processi di fusione e la luminosità crescerà: tra 1,1 miliardi di anni il Sole sarà più brillante del 10%. Per la Terra, significherà un effetto serra pari a quello che ha reso Venere un pianeta infernale. Infine, quando tutto l'idrogeno nel nucleo si sarà fuso in elio, la nostra stella inizierà a collassare sotto il suo stesso peso.
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Le stelle nascono, bruciano carburante, muoiono. Il Sole non sarà da meno: l'epilogo del nostro astro, che si trova a circa metà della sua vita, si consumerà a partire da 5,5 miliardi di anni da oggi (7, per i più ottimisti), e decreterà inevitabilmente anche l'epilogo della Terra, che finirà vaporizzata (non c'è un modo gentile per dirlo). Non avverrà dall'oggi al domani, ma attraverso una serie di apocalittiche fasi, osservate nell'evoluzione di stelle di massa simile: eccole, per chi è ansioso di sapere in dettaglio che cosa succederà. Vedi anche: come muore una stella.
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La vita sulla Terra finirà. Meglio escludere da subito ogni velleità di sopravvivenza: tra 3,5 miliardi di anni il Sole sarà diventato il 40% più luminoso. La Terra svilupperà dapprima un massiccio effetto serra: i gas atmosferici tratterranno ancora più calore e l'acqua evaporerà, formando una spessa coperta di nubi che proteggerà la vita per qualche tempo. Non durerà a lungo: gli oceani terrestri inizieranno a bollire, le calotte di ghiaccio saranno fuse e ogni forma di vita rimasta in superficie sarà annientata.
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La nuova fase: gigante rossa. La nostra stella non diverrà soltanto più brillante, ma inizierà ad espandersi passando alla fase successiva del suo ciclo vitale. Sarà una gigante rossa, una stella più fredda ("solo" 2000-3000 °C, contro i 5000-9000 attuali in superficie) ma di maggiori dimensioni. I suoi strati più esterni arriveranno a lambire Mercurio, Venere e la Terra (la quale, nel frattempo, per la mutata attrazione gravitazionale solare, avrà modificato la sua orbita). L'intero processo richiederà circa 5 milioni di anni: un battito di ciglia nella vita del Sole.
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Marte sarà più ospitale della Terra (ma per poco). La zona abitabile, la regione attorno a una stella entro la quale è possibile per un pianeta ospitare acqua liquida (e che ora è compresa tra 0,95 e 1,37 volte il raggio medio dell'orbita terrestre, o unità astronomiche) si sposterà progressivamente verso l'esterno. Per qualche tempo Marte si troverà in quest'area privilegiata (se escludiamo la questione della sottile atmosfera). Per allora, avremo forse imparato a vivere sul Pianeta Rosso: ma non potremo contarci molto a lungo.
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Si creeranno altrove le condizioni per la vita. Nella fase di espansione del Sole, alcuni pianeti o satelliti ghiacciati come Europa (luna di Giove, nella foto) che già oggi appaiono interessanti per possibili forme di vita extraterrestri, potrebbero divenire, per un breve periodo, ancora più ospitali. La loro crosta di ghiaccio sublimerà dando luogo a transitorie atmosfere o oceani superficiali. Ma quando il Sole sarà definitivamente passato allo stadio di gigante rossa, la zona di abitabilità si sposterà tra le 49 e le 70 unità astronomiche, e persino su Nettuno farà troppo caldo.
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Gli asteroidi del Sistema Solare non avranno vita facile. Le mutate orbite di Giove e di altri giganti della nostra famiglia planetaria disturberanno quelle degli asteroidi interni al Sistema, scagliandoli verso l'esterno o, al contrario, spingendoli verso la nana bianca, dove finiranno in briciole. Lo sappiamo perché attorno alle nane bianche osservate finora, sono stati individuati frammenti di corpi celesti avventuratisi troppo vicini all'astro.
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La Nebulosa-Sole. Gli strati più esterni del Sole, sempre più sganciati dal nucleo e scagliati all'esterno in una nube di gas, formeranno una nebulosa planetaria, simile alla Nebulosa Anello oggi visibile nella costellazione della Lira. Lo spettacolo illuminato dagli ultimi scampoli di energia della nana bianca, durerà circa 10 mila anni.
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La fase finale: nana bianca. Quando la fusione dell'idrogeno in elio sarà completata, il Sole inizierà a collassare di nuovo. Per 2 milioni di anni fonderà l'elio in carbonio e ossigeno, seppur con reazioni meno energetiche di quelle descritte finora. Terminato anche l'elio, senza più energia radiante a contrastare il suo peso, il nucleo del Sole si ridurrà a una nana bianca. Questo residuo stellare è estremamente longevo e potrebbe rimanere così per miliardi di anni, prima di estinguere tutto il suo calore e "spegnersi" definitivamente (diventando nero).
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Dovremo cercarci un'altra stella. E un altro sistema planetario meno in difficoltà: Proxima Centauri b (nell'illustrazione), un pianeta che orbita intorno a Proxima Centauri, la stella più vicina alla Terra dopo il Sole (4,25 anni luce), ha dato finora segnali di abitabilità, tuttavia quest'astro è già una nana rossa (e per allora...). Intanto, stiamo lavorando a sistemi, ancora molto lontani, di trasporto interstellare - come racconta Focus 349 - novembre 2021.
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Il nuovo film del regista Ridley Scott, "Sopravissuto - The Martian" racconta di una missione spaziale su Marte e del tentativo di sopravvivere sul pianeta di uno dei suoi membri – il protagonista del film, Matt Damon – che viene abbandonato dal resto della missione perché creduto morto dopo una tempesta. Sebbene la vicenda sia ambientata tra il 2030 e il 2040, molte delle tecnologie presenti nel film esistono già o sono in fase di sviluppo. Da questo punto di vista il film è scientificamente accurato, come vi raccontiamo in questa gallery.
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Casa dolce Hab. La base marziana in "The Martian" si chiama Hab (da Habitati) ed è lì che il protagonista passa la maggior parte del tempo. Anche su Marte i cosmonauti avranno bisogno di un tetto sulla testa.
Foto: © Twentieth Century Fox
UNA CASA TRA LE STELLE. Al Johnson Space Center della NASA c'è un luogo dove testare lunghe missioni nello spazio profondo: l'HERA. È un'unità abitativa di due piani, che include anche una camera che simula l'airlock, il dispositivo che consente il passaggio delle persone tra due ambienti a diversa pressione. Il modulo serve per sperimentare le condizioni di vita in un ambiente isolato; finora le simulazioni hanno avuto una durata massima di 14 giorni, ma in programma ci sono già dei test per mettere alla prova gli equipaggi fino a un massimo di 60 giorni. Progetto analogo è quello di NEEMO, una base sottomarina. Luca Parmitano è stato il comandante dell'ultima missione. Ecco il suo racconto e la spiegazione di come funzionano questi ambienti di simulazione.
Foto: © Nasa
Patate marziane. Se sulla Stazione Spaziale Internazionale il rifornimento di cibo è garantito dai viaggi delle navicelle cargo, per sopravvivere su Marte gli astronauti necessiteranno di una fonte continua di nutrimento: una capsula piena di scorte alimentari impiegherebbe infatti almeno nove mesi per completare il tragitto dalla Terra al Pianeta Rosso. Se poi si viene abbandonati, come succede all'astronauta Mark Watney del film, occorre ingegnarsi. Il protagonista riesce a coltivare patate in una sera marziana.
Foto: © Twentieth Century Fox
Verdure spaziali. Tornando alla realtà di oggi, la possibilità di coltivare ortaggi nello spazio dipenderà anchr dal successo del progetto Veggie (di cui abbiamo parlato nel dettaglio qui), che consiste nel coltivare verdura fresca all'interno di una camera di crescita sigillata illuminata da speciali luci led. I primi cicli di test hanno permesso di coltivare, e anche mangiare, della lattuga romana, ma presto nelle serre spaziali dovrebbero spuntare anche altre varietà di vegetali commestibili, tra cui pomodori e peperoni.
Foto: © Nasa
Dov'è l'acqua? In passato su Marte si estendeva forse un oceano immenso, ma oggi nulla fa pensare che esistano fonti di acqua in grado di sostenere un soggiorno prolungato. I pionieri dello sbarco marziano non dovranno sprecarne nemmeno una goccia. E lo stesso fa il personaggio interpretato da Matt Damon che ricorre alla sua pipì, come ben sanno gli ospiti della ISS...
Foto: © Twentieth Century Fox
ACQUA AZZURRA, ACQUA CHIARA. Nello spazio non si spreca nulla, come accade sulla ISS, dove il Water Recovery System recupera e potabilizza anche sudore e urina, al motto di «il caffè di ieri diventa il caffè di domani». Il WRS e i sistemi analoghi devono fare i conti con il fatto che la microgravità altera il comportamento dei liquidi: la distillazione dell'urina, per esempio, deve avvenire in una centrifuga, poiché le sostanze non si separano come sulla Terra. La NASA sta continuando a perfezionare la tecnologia; in particolare vuole trasformare i filtri monouso che rimuovono i contaminanti in una componente durevole.
Foto: © Nasa Tv
Produrre ossigeno. Un tetto sotto cui rifugiarsi, acqua e cibo: tre capisaldi cui va aggiunto un quarto elemento, che abbonda sul nostro pianeta ma che su Marte scarseggia, ovvero l'ossigeno. Nel film si ipotizza un sistema che produce ossigeno dall'anidride carbonica.
Foto: © Twentieth Century Fox
UNA BOCCATA D'ARIA FRESCA. Sulla Stazione Spaziale Internazionale la maggior parte dell'ossigeno biatomico viene ricavato grazie all'Oxygen Generation System (nella foto), che sfrutta un processo chiamato elettrolisi per fornire aria respirabile. Il sistema utilizza l’elettricità fornita dai pannelli solari per scindere l’acqua dei serbatoi in ossigeno e idrogeno: il primo viene rilasciato nell'atmosfera della base orbitante, mentre il secondo viene espulso nello spazio o immesso nel Sabatier System, il quale riesce a ricreare acqua per mezzo di una reazione ad alta temperatura che coinvolge anche l'anidride carbonica. Per i ricercatori della Nasa il prossimo passo consiste nel cercare di recuperare ulteriore ossigeno da altri sottoprodotti dell'atmosfera.
Foto: © NASA/JPL-CALTECH/MSS/The New Yor/contrasto
Tute rosse. Il protagonista del film passa buona parte della sua giornata marziana (sol) indossando una tuta a prima vista molto comoda e flessibile. La NASA sta già progettando una nuova generazione di tute spaziali, tra cui figura la Z-2 (vedi anche foto seguente), un prototipo studiato appositamente per l'esplorazione del Pianeta Rosso.
Una delle maggiori criticità è rappresentata dal movimento di polveri che durante le passeggiate sul suolo marziano si accumulerebbero sul rivestimento degli astronauti, rischiando di danneggiare le attrezzature elettroniche una volta fatto rientro nei veicoli.
Foto: © Twentieth Century Fox
La vera tuta marziana. La tuta Z-2 allo studio della NASA (nella foto) è blu e non rossa e per ovviare al problema della polvere dispone sul dorso di un cosiddetto suitport, una sistema che permette di rientrare nel rover tenendo la tuta all'esterno (guarda qui). L'ultimazione del progetto rimane però subordinata allo sviluppo di un materiale che garantisca equilibrio tra resistenza, flessibilità e protezione dalle radiazioni cosmiche.
Foto: © Nasa
Hollywood Rover. Nel film Matt Damon deve modificare il rover utilizzato nella missione per aumentarne l'autonomia.
Gli ingegneri americani hanno già iniziato a mettere a punto dei mezzi di trasporto terrestri sufficientemente avanzati da supportare missioni esplorative su Marte o altri corpi celesti.
Foto: © Twentieth Century Fox
NASA rover. I veicoli elettrici sviluppati dalla NASA per l'esplorazione spaziale sono definiti MMSEV (Multi-Mission Space Exploration Vehicle). Devono unire versatilità, maneggevolezza e robustezza, per consentire agli astronauti di macinare chilometri su un terreno accidentato (come sa bene il rover Curiosity). Sono progettati per atterrare anche sugli asteroidi.
Nella foto, una versione dotata di sei ruote gemellate, testata nel deserto dell'Arizona.
Foto: © Nasa
Marte stiamo arrivando. Nel film l'equipaggio di Watney arriva su Marte grazie a un'astronave a propulsione ionica che viaggia a 320.00 km/h ed è dotata di un sistema per ricreare la gravità.
Foto: © Twentieth Century Fox
A TUTTA BIRRA. Il 6 marzo 2015 la sonda Dawn è entrata nell'orbita del pianeta nano Cerere . Per raggiungere il suo obiettivo ha impiegato tre propulsori ionici allo xeno, una tecnologia in grado di creare una spinta a partire dall'accelerazione degli ioni che ha permesso di ridurre al minimo il consumo di carburante e compiere alcune manovre al limite dell'impossibile. Durante il pellegrinaggio di Dawn, nei laboratori del Glenn Research Center ha spiccato il volo il progetto Next (NASA Evolutionary Xenon Thruster), che ha portato allo sviluppo di un propulsore ionico circa tre volte più potente, che dovrebbe aiutare l'uomo a concretizzare l'approdo su Marte.
Foto: © Nasa
Niente energia eolica. Su Marte c'è poco vento. E non è sfruttabile per produrre energia elettrica. Meglio ricorrere al fotovoltaico.
A proposito di vento: ogni aspetto scientifico del libro da cui è tratto il film è plausibile e sostenuto da teorie attuali. Con una sola eccezione: proprio il vento. Data la bassa pressione atmosferica di Marte (meno dell’1 percento di quella della Terra), una tempesta di vento dell’intensità di quella descritta nel film non è possibile.
Foto: © Twentieth Century Fox
Meglio l'ENERGIA SOLARE. Tornando al presente e al ricorso all'energia solare, la ISS è dotata di quattro set di pannelli fotovoltaici che generano da 84 a 120 kilowatt di energia elettrica, una quantità sufficiente per alimentare oltre 40 case. Il funzionamento della stazione non richiede tutta quell'energia, ma l'impianto è progettato per garantire scorte extra anche in caso di guasto o emergenza. Un sistema analogo fornirà energia a bordo di Orion, la capsula della Nasa che entro il 2030 ci condurrà su Marte con l'ausilio del razzo Space Launch System.
Foto: © Nasa
Il sole non basta. Per sopravvivere a milioni di chilometri di distanza dalla Terra i futuri esploratori avranno bisogno di fonti energetiche affidabili e permanenti, motivo per cui i moduli fotovoltaici dovranno essere affiancati da altre tecnologie. Nel film la missione marziana si affida a una versione aggiornata del generatore RTG (Radioisotope Thermoelectric Generator), che produce elettricità tramite il decadimento di isotopi radioattivi. Nel film sembra un sistema estremamente radioattivo e pericoloso. Nella realtà le radiazioni alfa emesse da un generatore RTG viaggiano solo per pochi centimetri nell'aria e non sono pericolose per la vita a meno che la sorgente venga inalata o ingerita. Sono ben più pericolose le radiazioni dei raggi cosmici.
Foto: © Twentieth Century Fox
Il motore di Cassini. La tecnologia dei generatori RTG è stata usata con successo fin dalle prime missioni lunari del programma Apollo e in diverse sonde spaziali (nella foto quella di Cassini). Trasforma in energia elettrica il calore scaturito dal decadimento del plutonio 238.
Foto: © NASA
