Poco più di un decennio fa, un rover robotico su Marte ha finalmente scoperto che il Pianeta Rosso ha effettivamente materiale organico sepolto nei sedimenti dei suoi antichi fondali lacustri.
Il materiale organico di Marte
Da allora, abbiamo continuato a trovare molecole organiche su Marte distribuite in un modo che ha indicato che la chimica del carbonio è diffusa nel Pianeta Rosso.
Questo non significa che abbiamo trovato tracce di vita aliena. Tutt’altro: ci sono molti processi non biologici che possono produrre molecole organiche, ma la provenienza esatta del materiale ha posto un enigma.
Un team di ricercatori guidato dallo scienziato planetario Yuichiro Ueno del Tokyo Institute of Technology ha scoperto le prove delle sue origini nell’atmosfera, dove l’anidride carbonica immersa nella luce solare ultravioletta ha reagito formando una nebbia di molecole di carbonio che si è riversata sulla superficie del pianeta.
La ricerca
Questa scoperta potrebbe aiutarci a capire come gli ingredienti della vita siano finiti proprio sul nostro pianeta natale, la Terra, miliardi di anni fa: “Queste molecole complesse a base di carbonio sono il prerequisito della vita, si potrebbe dire che ne sono gli elementi costitutivi“, ha affermato il chimico Matthew Johnson dell’Università di Copenaghen.
“Quindi, questo è un po’ come il vecchio dibattito su chi è nato prima, l’uovo o la gallina. Dimostriamo che il materiale organico trovato su Marte si è formato attraverso reazioni fotochimiche atmosferiche, cioè senza vita. Questo è l'”uovo”, un prerequisito della vita. Resta ancora da dimostrare se questo materiale organico abbia portato alla vita sul Pianeta Rosso”.
L’idea che la fotolisi, il processo mediante il quale le molecole vengono divise dalla luce, svolga un ruolo nella chimica organica presente sulla superficie di Marte, è conosciuta da un po’. Johnson e due colleghi hanno pubblicato uno studio su questa ipotesi nel 2013, basato su simulazioni, e altri hanno successivamente approfondito ulteriormente l’argomento.
Quello di cui abbiamo bisogno, però, sono prove concrete provenienti da Marte, coerenti con i risultati della simulazione.
La fotolisi della CO2 produce monossido di carbonio e atomi di ossigeno, ma ci sono due isotopi, o masse, di carbonio stabile. Di gran lunga il più comune è il carbonio-12, che contiene sei protoni e sei neutroni. Il successivo più pesante è il carbonio-13, che contiene sei protoni e sette neutroni.
La fotolisi funziona più velocemente sull’isotopo più leggero. Quindi, quando la luce UV scinde fotoliticamente il mix di anidride carbonica C-12 e C-13 nell’atmosfera, le molecole contenenti C-12 si esauriscono più velocemente, lasciando dietro di sé un evidente “eccesso” di anidride carbonica C-13.
Questo arricchimento atmosferico di carbonio-13 è già stato identificato qualche anno fa. I ricercatori hanno analizzato un meteorite proveniente da Marte e atterrato in Antartide, contenente minerali carbonatici formatisi dalla CO2 nell’atmosfera marziana.
“La prova inconfutabile è che il rapporto degli isotopi di carbonio in esso contenuti corrisponde esattamente alle nostre previsioni nelle simulazioni chimiche quantistiche, ma mancava un pezzo nel puzzle“, ha spiegato Johnson.
“Ci mancava l’altro elemento di questo processo chimico per confermare la teoria, ed è quello che abbiamo ottenuto ora“.
Quel pezzo mancante del puzzle è stato trovato nei dati ottenuti dal rover Curiosity nel cratere Gale. Nei campioni di minerali carbonatici trovati sul terreno di Marte c’è una deplezione di carbonio-13 che rispecchia perfettamente l’arricchimento di carbonio-13 trovato nel meteorite marziano.
“Non c’è altro modo per spiegare sia l’esaurimento del carbonio-13 nel materiale organico sia l’arricchimento nel meteorite marziano, entrambi in relazione alla composizione della CO2 vulcanica emessa su Marte, che ha una composizione costante, simile a quella dei vulcani terrestri, e funge da linea di base”, ha aggiunto Johnson.
Questa è una prova importante che il materiale organico di carbonio trovato da Curiosity si è formato dal monossido di carbonio prodotto dalla fotolisi, e questo ci fornisce un indizio sull’origine del materiale organico sulla Terra.
Conclusioni
Miliardi di anni fa, quando il Sistema Solare era ancora agli inizi, la Terra, Venere e Marte avevano atmosfere molto simili, il che indica che lo stesso processo probabilmente si è verificato anche sul nostro pianeta natale.
Da allora i tre pianeti si sono evoluti lungo percorsi molto diversi, e Marte e Venere sembrano diventati piuttosto inospitali per la vita come la conosciamo noi, nei loro modi idiosincratici, ma l’ambiente desertico del Pianeta Rosso ci ha ora fornito un indizio sulle nostre origini.
“Non abbiamo ancora trovato questo materiale qui sulla Terra per provare che il processo abbia avuto luogo. Forse perché la superficie terrestre è molto più viva, geologicamente e letteralmente, e quindi in continuo cambiamento“, ha concluso Johnson: “Ma averla trovata su Marte è un grande passo, nonostante i due pianeti fossero molto simili”.
I risultati dello studio sono stati pubblicati su Nature Geoscience.
