Nuove ricerche suggeriscono che i vulcani marziani primordiali potrebbero aver emesso gas solforosi reattivi, i quali avrebbero riscaldato il pianeta e creato condizioni favorevoli per lo sviluppo della vita microbica.
Sebbene gli scienziati stiano ancora cercando di comprendere appieno le fasi iniziali dell’antico Marte, questo studio avanza l’ipotesi che l’atmosfera del pianeta potesse aver sostenuto la vita. Le eruzioni vulcaniche avrebbero rilasciato questi gas, contribuendo al riscaldamento del pianeta attraverso un intenso effetto serra.
L’antico Marte: i vulcani e il potenziale per la vita
Per indagare la chimica di Marte nell’antichità, il team di ricerca ha analizzato la composizione dei meteoriti marziani. Queste informazioni sono state utilizzate per eseguire oltre 40 simulazioni al computer. Tali modelli hanno testato una vasta gamma di temperature, condizioni chimiche e concentrazioni di gas per stimare la quantità di composti a base di carbonio, azoto e zolfo che i vulcani marziani avrebbero potuto produrre.
I risultati ottenuti dalle simulazioni mettono in discussione i precedenti modelli climatici, che ipotizzavano livelli elevati del noto gas serra anidride solforosa ($\text{SO}_2$). Le nuove indicazioni suggeriscono invece che l’attività vulcanica su Marte, circa 3-4 miliardi di anni fa, abbia rilasciato grandi quantità di specie di zolfo “ridotte” e altamente reattive. Queste includono l’acido solfidrico ($\text{H}_2\text{S}$), il disolfuro ($\text{S}_2$) e possibilmente l’esafluoruro di zolfo ($\text{SF}_2$), un gas serra noto per le sue eccezionali proprietà riscaldanti.
Effetto serra e sistemi idrotermali
L’autrice principale, Lucia Bellino, dottoranda presso la UT Jackson School of Geosciences, ha spiegato che le condizioni atmosferiche generate dai gas vulcanici potrebbero aver plasmato un ambiente insolito sull’antico Marte, favorevole ad alcuni tipi di vita.
La ricercatrice ha ipotizzato che la presenza di zolfo ridotto possa aver generato un ambiente nebuloso che ha portato alla formazione di potenti gas serra, come l’$\text{SF}_6$, in grado di intrappolare calore e mantenere acqua liquida sulla superficie. Bellino ha sottolineato che le specie di zolfo degassate e le condizioni di ossidoriduzione (redox) si trovano anche nei sistemi idrotermali sulla Terra, i quali sono noti per sostenere una vita microbica diversificata .
A differenza dei precedenti studi su Marte, che si sono concentrati sull’impatto dei gas rilasciati in superficie – spesso da eruzioni vulcaniche – sull’atmosfera del pianeta, questa nuova ricerca ha simulato la trasformazione dello zolfo durante i processi geologici. In particolare, lo studio ha modellato il modo in cui lo zolfo si è separato dagli altri minerali durante l’incorporazione negli strati di magma sotto la crosta marziana. Questo approccio è cruciale perché fornisce una stima più realistica dello stato chimico del gas prima che venisse rilasciato in superficie, dove avrebbe plasmato le condizioni climatiche primordiali di Marte.
Lo studio ha anche rivelato che lo zolfo potrebbe aver cambiato la sua forma chimica molto frequentemente. Mentre i meteoriti marziani mostrano elevate concentrazioni di zolfo ridotto, la superficie marziana contemporanea contiene zolfo legato chimicamente all’ossigeno. “Ciò indica che il ciclo dello zolfo, ovvero la transizione dello zolfo in forme diverse, potrebbe essere stato un processo dominante verificatosi su Marte primordiale”, ha affermato Bellino.
La scoperta di Curiosity e la validazione della ricerca
Mentre il team di ricerca era impegnato nelle sue simulazioni, la NASA ha effettuato una scoperta che ha fornito una sorprendente convalida per le loro conclusioni. Il rover Curiosity della NASA, rovesciando e spaccando una roccia, ha rivelato la presenza di zolfo elementare. Nonostante Marte sia già noto per essere ricco di minerali solforosi, questa è stata la prima volta che il minerale è stato rinvenuto in forma pura, non legato all’ossigeno.
Chenguang Sun, relatore di Bellino e professore associato presso il Dipartimento di Scienze della Terra e dei Pianeti della Jackson School, ha espresso grande entusiasmo per la notizia. Sun ha spiegato che uno dei punti chiave della loro ricerca teorica era proprio l’ipotesi che, man mano che il disolfuro ($\text{S}_2$) veniva emesso, precipitasse sotto forma di zolfo elementare. Ha sottolineato che quando il progetto era iniziato, non esistevano osservazioni dirette di questo tipo a confermare le loro teorie.
team proseguirà ora i lavori utilizzando le simulazioni al computer per indagare altri processi essenziali per il sostegno della vita su Marte. Gli obiettivi futuri includono l’identificazione della fonte d’acqua sul pianeta primordiale e la valutazione se l’attività vulcanica potesse aver fornito un’ampia riserva d’acqua sulla superficie. I ricercatori cercheranno anche di determinare se le forme ridotte di zolfo, come quelle osservate, potessero aver costituito una fonte di cibo per i microbi in un clima primordiale, simile a quanto avviene nei sistemi idrotermali terrestri.
Marte è oggi tipicamente un ambiente freddo, con una temperatura media di circa $-28 \text{ °C}$, a causa della sua grande distanza dal Sole. Bellino spera che gli esperti di modelli climatici possano sfruttare i risultati del suo team per prevedere quanto caldo potesse essere il clima primordiale di Marte e, in presenza di microbi, per quanto tempo avrebbero potuto sopravvivere in un’atmosfera più calda e accogliente.
Lo studio è stato pubblicato su Science Advances.
