Il 27 settembre 2021, durante il sol 215 della missione Mars 2020, il rover della NASA Perseverance ha registrato il passaggio di un diavolo di polvere nel cratere Jezero con diversi strumenti. Il microfono posizionato sulla SuperCam ha catturato  l'audio, la NavCam lo ha fotografato Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA) ha registrato cambiamenti di temperatura e pressione durante l'evento. Il rover ha già osservato almeno un centinaio di dust devil da quando è ammartato nel cratere Jezero ma questa è stata la prima volta in cui aveva anche il microfono acceso. Questi dati, tutti insieme, aiutano gli scienziati a comprendere l'atmosfera e il clima marziano.
"Possiamo vedere la pressione in caduta, ascoltare il vento, quindi avere un po' di silenzio che è l'occhio della piccola tempesta e poi sentire di nuovo il vento e vedere la pressione aumentare", da detto Roger Wiens che ha guidato il team che ha fatto la scoperta ed è professore di scienze della Terra, atmosferiche e planetarie presso il College of Science della Purdue University. È successo tutto in pochi secondi.

Lo studio è stato pubblicato su Nature Communications, condotto dalla scienziata planetaria Naomi Murdoch che faceva parte del team di ISAE–SUPAERO che ha progettato e costruito il microfono per lo strumento SuperCam di Perseverance, in collaborazione con un team di ricercatori del National Higher French Institute of Aeronautics and Space e della NASA.


Un colpo di fortuna

Il microfono a bordo di Perseverance non è sempre acceso; registra per circa tre minuti ogni paio di giorni. Per cui, essere in ascolto durante il passaggio di un diavolo di polvere è stata una circostanza piuttosto fortunata.

"Il vento è veloce, circa 40 chilometri all'ora, più o meno come sarebbe un diavolo di polvere sulla Terra. Ma la differenza è che la pressione dell'aria su Marte è molto più bassa e quindi i venti, pur essendo altrettanto veloci, spingono solo circa L'1% che rispetto a quelli terrestri alla stessa velocità. Non è un vento potente ma abbastanza da sollevare particelle di sabbia nell'aria per creare un diavolo di polvere", ha detto Wiens. Quindi i dati ci dicono che i futuri astronauti non dovranno preoccuparsi dei venti di burrasca che abbattono le antenne o gli habitat come successe a Mark Watney nel film "The Martian". Anzi, le brezze marziane sono utili per ripulire le superficie dalla polvere, per esempio i pannelli solari. Al contrario, in Elysium Planitia, dove è atterrato il lander InSight della NASA, la mancanza di vento ha praticamente decretato la fine della missione.

Tenendo conto di tutto, la registrazione audio, le immagini e le misurazioni di temperatura e pressione, Murdoch e i suoi colleghi hanno determinato che il diavolo di polvere era largo circa 25 metri, alto almeno 118 metri e si stava muovendo a 5,3 metri al secondo.

"Con questa registrazione del diavolo della polvere, possiamo effettivamente sentire e contare le particelle che colpiscono il rover", ha detto Naomi Murdoch, scienziato planetario dell'Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO) dell'Università di Tolosa a Francia e autrice principale dello studio.
Sulla base del numero di impatti, le registrazioni audio hanno permesso di quantificare per la prima volta in assoluto i granelli di polvere portati dal vento in un diavolo di polvere. La clip include un totale di 308 impatti sul rover da granelli di polvere trasportati dai venti del dust devil e, questi impatti sono stati distribuiti in tre gruppi. Il primo include quando il bordo d'attacco del diavolo di polvere, cioè quando il vortice ha iniziato a passare sopra Perseverance e il terzo il bordo d'uscita che ha raggiunto il rover. Tuttavia, la maggior parte degli impatti si è verificata quando il centro di bassa pressione del vortice stava sopra al rover, il che è stata una grande sorpresa.

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Questa figura mostra la dimensione relativa del diavolo di polvere rispetto al rover Perseverance. Il diametro del dust devil (cerchi bianchi), determinato dai dati combinati e dalla modellazione, è di 25 m. La freccia blu tratteggiata mostra la direzione della traiettoria del diavolo della polvere. Il campo visivo della telecamera di navigazione del rover (Navcam) è indicato dal triangolo chiaro. In t1 Perseverance è nella parete del vortice principale, in t2 Perseverance è all'interno dell'occhio del vortice e in t3 Perseverance è nella parete del vortice di coda. Il vortice e il rover sono disegnati in scala. Le frecce arancioni indicano la direzione di rotazione in senso orario dei venti del vortice.
Crediti: N. Murdoch / ISAE-SUPAERO


Un diavolo strano

Normalmente, ci si aspetterebbe che la maggior parte della polvere sia concentrata nelle pareti del dust devil, dove la velocità del vento è elevata. Il centro di un diavolo di polvere, come l'occhio di un ciclone, dovrebbe, rispetto alle pareti del vortice, essere relativamente calmo e chiaro. In questo particolare diavolo di polvere, tuttavia, sembrava esserci una concentrazione di polvere nel mezzo del vortice. E non si è trattato di una peculiarità della registrazione perché la polvere interna è stata confermata anche dalle immagini della NavCam.

"Questo particolare diavolo di polvere è insolito anche per Marte", ha detto Murdoch. "Non siamo del tutto sicuri del motivo per cui la polvere si è accumulata al centro, ma potrebbe essere perché il diavolo di polvere è ancora nella sua fase iniziale di formazione",
"Ancora non comprendiamo appieno come, esattamente, la polvere venga sollevata dalla superficie di Marte", ha aggiunto.

Il lavoro precedente ha dimostrato che i diavoli di polvere e le raffiche di vento isolate sono responsabili del mantenimento di una quantità significativa di polvere nell'atmosfera marziana anche al di fuori della stagione delle tempeste di polvere. Tuttavia, quanto contribuiscono i diavoli di polvere e il processo con cui sollevano la polvere da terra rimane incerto, motivo per cui trovare un diavolo di polvere con della polvere in più nel mezzo potrebbe essere un pezzo importante del puzzle.