I cambiamenti climatici su Marte

Due strumenti a bordo del rover Curiosity hanno studiato la composizione dell’atmosfera di Marte con una precisione mai raggiunta prima, studiano in particolare il rapporto tra gli isotopi di carbonio, idrogeno, ossigeno e argon. I dati raccontano la storia dell’atmosfera di Marte e confermano l’origine marziana di molti meteoriti giunti sulla Terra.

Non contento di scavare e raccogliere campioni di roccia marziana, il rover della NASA Curiosity sta anche annusando l’aria del pianeta rosso, per ottenere la più dettagliata analisi mai effettuata della sua atmosfera. Due articoli sul numero di questa settimana di Science contengono i dati raccolti finora dalla suite di strumenti dedicati a questa impresa, chiamata Sample Analysis at Mars. Il primo dei due articoli deriva dai dati raccolti dallo spettrometro TLS (tunable laser spectrometer), e ha come primo autore Chris Webster del Jet Propulsion Laboratory della NASA. L’altro si basa invece sulle osservazioni del Quadrupole Mass Spectrometer (QMS), ed è firmato da Paul Mahafft del NASA Goddard Space Flight Center.

I due studi confermano in buona parte quanto osservato negli anni Settanta dalle missioni Viking, ma raggiungendo una precisione molto maggiore. L’atmosfera marziana appare costituita da un mix di anidride carbonica (il gas più abbondante), argon, azoto, ossigeno e monossido di carbonio.

Come spiega Webster in una intervista a Science, il vero salto di qualità di queste misurazioni rispetto a quelle di Viking è il fatto di essere riusciti a misurare non solo la concentrazione delle diverse sostanze chimiche, ma anche dei diversi isotopi di ogni elemento chimico, ovvero le diverse “versioni” degli atomi di carbonio, ossigeno, idrogeno e così via, che si differenziano per il numero di protoni. “Sulla Terra, la misurazione degli isotopi ci racconta molte cose sulla biologia, la geologia, il cambiamento climatico, perché tutti questi processi influenzano le concentrazioni relative di isotopi. Su Marte, ci danno una vera e propria finestra sulla storia del pianeta, raccontandoci di impatti di comete ed eruzioni vulcaniche”.

Secondo Webster, i più importanti messaggi che emergono dai due studi è il fatto che l’atmosfera marziana non sembra essere cambiata un granché nell’ultimo miliardo di anni: gli eventi che hanno determinato la sua composizione attuale si sono verificati per lo più prima. L’altro aspetto è la conferma dell’effettiva origine marziana di molti meteoriti trovati sulla Terra, consentita dalla misura della concentrazione di Carbonio 13, che nelle molecole di anidride carbonica nell’atmosfera di Marte si trova con una ratio corrispondente a quella di quei meteoriti. “Il fatto che due strumenti che funzionano in modo molto diverso come TLS e QMS è molto rassicurante” spiega Webster.

Interessantissime anche le misurazioni delle concentrazioni relative di idrogeno e deuterio, la sua variante più pesante. “Sulla Terra, il rapporto tra idrogeno e deuterio ci racconta la storia dell’acqua, e ci aiuta a fare ipotesi su come sia arrivata sul nostro pianeta. Anche su, la misurazione del rapporto D/H (deuterio/idrogeno) è il primo passo verso una ricostruzione completa della storia dell’acqua su Marte e la sua interazione con l’atmosfera, e la storia dell’atmosfera a sua volta sarà il riferimento per una storia della chimica delle rocce”. Il fatto che su Marte ci sia molto deuterio e poco idrogeno semplice, spiega Webster, supporta l’idea che Marte abbia perso gran parte della sua atmosfera all’inizio della sua storia, 3 o 4 miliardi di anni fa per poi perderne solo una piccola porzione in tutto il periodo successivo. [MEDIA – INAF]

Curiosity sta per festeggiare il suo primo anno su Marte: non ha ancora trovato tracce di vita sul Pianeta Rosso ma, com’era auspicabile, sta inviando regolarmente sulla Terra una valanga di dati, fotografie e rilevazioni che vengono poi analizzate dagli scienziati della NASA e messi a disposizione della comunità scientifica. L’ultima scoperta effettuata dal rover americano potrebbe non essere delle più confortanti, almeno per coloro che sognavano Marte come una possibile “seconda casa” per l’umanità. Il Pianeta Rosso, infatti, starebbe perdendo la sua atmosfera: un processo lento ma costante iniziato quattro miliardi di anni fa e, purtroppo, irreversibile.

DAL PROGRAMMA VIKING A CURIOSITY – Non è la prima volta che la NASA misura la concentrazione dei gas presenti nell’atmosfera marziana: “Negli anni Settanta le sonde Viking svolsero un lavoro veramente rivoluzionario – spiega ad ABC News Paul Mahaffy, uno degli scienziati che ha firmato quest’ultimo studio – Ma quelle sonde erano molto più primitive rispetto a Curiosity”.

ISOTOPI PESANTI – Il rover che da 11 mesi ci tiene con il fiato sospeso durante le sue passeggiate è infatti in grado di misurare i gas direttamente dall’atmosfera, utilizzando la strumentazione del SAM, il Sample Analysis on Mars, calcolando i rapporti tra i diversi isotopi, ovvero elementi che hanno lo stesso numero di elettroni ma peso differente. Gli isotopi più pesanti sono solitamente più rari, ma quelli di Marte sono più pesanti di quelli della Terra, il che significa che l’atmosfera marziana sta dissolvendosi. Sul Pianeta Rosso, Curiosity ha rilevati deuterio – un isotopo dell’idrogeno – in concentrazioni che sulla Terra non si sono mai viste: cinque volte tanto, secondo quanto rivelato Chris Webster della NASA, che cura il funzionamento del SAM.

UN CATACLISMA VECCHIO DI 4 MILIARDI DI ANNI – Come avrebbe avuto origine questa anomalia? Una delle teorie più accreditate vede l’impatto sulla superficie di Marte di un corpo celeste grande più o meno come Plutone. Questo sarebbe successo circa 4 miliardi e mezzo di anni fa e la collisione avrebbe distrutto il campo magnetico del pianeta, avviando il processo di dispersione dell’atmosfera. “Non abbiamo dati che confermano questa teoria – spiega ancora Webster – Ma è una teoria molto probabile”.