Il clima spiegato: perché Marte è freddo nonostante un’atmosfera di anidride carbonica

Climate Explained è una collaborazione tra The Conversation, Stuff e il New Zealand Science Media Centre per rispondere alle tue domande sul cambiamento climatico.

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Se minuscole concentrazioni di anidride carbonica possono trattenere abbastanza calore da creare un impatto di riscaldamento globale sulla Terra, perché Marte è freddo? La sua atmosfera è al 95% anidride carbonica.

La ricetta per la temperatura della superficie di un pianeta ha quattro ingredienti principali: composizione atmosferica, densità atmosferica, contenuto di acqua (dagli oceani, dai fiumi e dall’umidità dell’aria) e distanza dal Sole. Ci sono altri ingredienti, compresi gli effetti stagionali o la presenza di una magnetosfera, ma questi funzionano più come l’aggiunta di sapore a una torta.

Quando guardiamo la Terra, l’equilibrio di questi ingredienti rende il nostro pianeta abitabile. I cambiamenti in questo equilibrio possono provocare effetti che possono essere sentiti su scala planetaria. Questo è esattamente ciò che sta accadendo con l’aumento dei gas serra nell’atmosfera del nostro pianeta.

L’aumento delle concentrazioni di anidride carbonica, metano, esafluoruro di zolfo e altri gas nell’atmosfera ha fatto aumentare gradualmente la temperatura della superficie del nostro pianeta e continuerà a farlo per molti anni a venire.

Di conseguenza, i luoghi coperti di ghiaccio iniziano a sciogliersi e gli eventi meteorologici estremi diventano più frequenti. Questo ci pone una sfida crescente per adattarci a questa nuova realtà.

Piccola concentrazione, grande effetto

È sorprendente rendersi conto di quanto poco debba cambiare la concentrazione di anidride carbonica (CO₂) e di altri gas serra per causare un tale cambiamento nel nostro clima. Dagli anni ’50, abbiamo aumentato i livelli di CO₂ nell’atmosfera di una frazione di percentuale, ma questo sta già causando diversi cambiamenti nel nostro clima.

Questo perché la CO₂ rappresenta una piccola parte dell’atmosfera terrestre. Si misura in parti per milione (ppm), il che significa che per ogni molecola di anidride carbonica ce ne sono un milione di altre. La sua concentrazione è solo lo 0,041%, ma anche un piccolo cambiamento percentuale rappresenta un grande cambiamento nella concentrazione.

Possiamo dire com’erano l’atmosfera e il clima della Terra nel lontano passato analizzando bolle d’aria antiche intrappolate nel ghiaccio. Durante le ere glaciali della Terra, la concentrazione di anidride carbonica era di circa 200 ppm. Durante i periodi interglaciali più caldi, si aggirava intorno ai 280 ppm, ma dagli anni ’50, ha continuato a salire senza sosta. Nel 2013, i livelli di CO₂ hanno superato i 400 ppm per la prima volta nella storia registrata.

Questo aumento rappresenta quasi un raddoppio della concentrazione, ed è chiaro che, nella ricetta per la temperatura della superficie terrestre, l’anidride carbonica e gli altri gas serra devono essere usati con moderazione.

Il ruolo dell’acqua

Come la farina per una torta, l’acqua è un ingrediente importante della superficie terrestre. L’acqua fa muovere lentamente la temperatura. Ecco perché la temperatura nelle foreste pluviali tropicali non cambia molto, ma il deserto del Sahara è freddo di notte. La Terra è ricca d’acqua.

Diamo un’occhiata ai nostri pianeti solidi. Mercurio è il pianeta più vicino al Sole, ma ha un’atmosfera molto sottile e non è il pianeta più caldo. Venere è molto, molto caldo. La sua atmosfera è ricca di anidride carbonica (oltre il 96%) ed è molto densa.

Anche l’atmosfera di Marte è ricca di anidride carbonica (oltre il 96%), ma è estremamente sottile (1% dell’atmosfera della Terra), molto secca e si trova più lontano dal Sole. Questa combinazione rende il pianeta un luogo incredibilmente freddo.

L’assenza di acqua fa cambiare molto la temperatura su Marte. I rover di esplorazione di Marte (Spirit al cratere Gusev e Opportunity a Meridiani Planun) hanno sperimentato temperature che vanno da pochi gradi Celsius sopra lo zero a meno 80℃ di notte: ogni singolo giorno marziano, noto come sol.

Terraforming o terra fixing

Una delle sfide interessanti che affrontiamo mentre costruiamo carichi utili spaziali, come facciamo alla Griffith University, è quella di costruire strumenti che possano sopportare una gamma di temperature così ampia.

Amo le conversazioni sul terraforming. Questa è l’idea che potremmo volare su un pianeta con un’atmosfera irrespirabile e sistemarla usando una sorta di macchina per filtrare i gas cattivi e rilasciare quelli buoni di cui abbiamo bisogno per sopravvivere, nella giusta quantità. Questo è un tema ricorrente in molti film di fantascienza, tra cui Aliens, Total Recall e Red Planet.

Spero che possiamo riparare la nostra atmosfera sulla Terra e ridurre la febbre del nostro pianeta.