Il Gale crater, su Marte, conteneva un lago coperto di ghiaccio

Gli scienziati che studiano i dati inviati dal rover Curiosity hanno scoperto le prove della presenza di un antico lago coperto di ghiaccio nel cratere Gale, su Marte. I risultati supportano la teoria secondo la quale l'antico Marte alternò momenti di clima più caldo a periodi di clima più freddo

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Qualche miliardo di anni fa, all’interno del Gale crater c’era un lago, o una serie di laghi. C’era persino un fiume che un tempo alimentava in questo lago.

Questa è la conclusione degli scienziati che lavorano con i dati trasmessi dal rover Curiosity della NASA su Marte, atterrato nel Gale crater nell’agosto 2012 e da allora sta esplorando la regione. Infatti, un nuovo studio dei dati forniti da Curiosity condotto dagli scienziati della NASA ha aggiunto altri pezzi al puzzle di come fossero le condizioni climatiche dell’antico Marte.

La NASA ha annunciato lo studio il 19 maggio 2020. Il documento peer-reviewed che dettagliava questi risultati è stato pubblicato il 27 gennaio sulla rivista Nature.

I risultati provengono da un’analisi completa dei dati di un esperimento pluriennale svolto nel laboratorio di chimica  chiamato Sample Analysis at Mars (SAM) montato sul rover.

SAM ha analizzato la chimica e i minerali nei campioni di roccia raccolti da Curiosity, compresi i composti organici – i mattoni della vita – per determinare l’abitabilità di questa parte di Marte all’inizio della sua storia. Questo test ha precedentemente confermato la presenza di abbondanti depositi di acqua liquida in passato, nonché una varietà di molecole organiche conservate nelle rocce marziane.

Schema colorato di strati di superficie marziana con grandi frecce e annotazioni di testo.
Diagramma del ciclo del carbonio proposto per Marte. Con poca acqua e nessuna vita superficiale abbondante sul pianeta, il ciclo è abbastanza diverso da quello sulla Terra. Immagine via Lance Hayashida / Caltech / NASA .

L’ultima analisi ha trovato i segni lasciati da un antico lago coperto di ghiaccio nel cratere Gale, che si ritiene possa essere esistito in un’epoca più fredda a cavallo tra due periodi più caldi. Heather Franz, geochimico del Goddard Space Flight Center (GSFC) che ha guidato il nuovo studio, ha dichiarato in una nota che, ad un certo punto, l’ambiente di superficie di Marte deve aver vissuto una transizione da un clima caldo e umido a più freddo e secco, come è ora, ma quando e come è successo è ancora un mistero.

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Le prove supportano l’idea che il clima di Marte abbia vissuto fasi alterne di caldo umido e freddo secco prima di diventare definitivamente freddo e secco come lo vediamo oggi.

I cambiamenti nell’inclinazione dell’asse del pianeta e nell’attività vulcanica potrebbero aver giocato un ruolo importante nell’instabilità climatica marziana. In effetti, lo studio dei cambiamenti chimici e mineralogici nelle rocce marziane lo confermano, con la presenza di strati rocciosi che si formano in condizioni più calde, e altri che derivano chiaramente da climi più freddi.

Lago poco profondo con banchi di sabbia e nessun segno evidente di vita intorno ad esso, con le montagne sullo sfondo sotto il cielo blu.
La salina di Quisquiro in Sud America. Gli scienziati pensano che un tempo i laghi del cratere Gale dovevano apparire più o meno così. Immagine Maksym Bocharov / NASA.

In cinque anni, Curiosity ha raccolto 13 campioni di roccia e polvere. Da questi SAM ha estratto diossido di carbonio e ossigeno. Ogni campione è stato riscaldato a 900 gradi Celsius al fine di liberare i gas intrappolati. Le temperature del forno di SAM hanno fornito indicazioni sul tipo di minerali da cui provenivano i gas.

Questa attività ha permesso di ricavare informazioni sul ciclo del carbonio di Marte, dove il gas viene scambiato tra il sottosuolo di Marte, le rocce superficiali, le calotte polari, l’acqua e l’atmosfera.

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Marte oggi ha ancora un ciclo del carbonio attivo ma è molto diverso da quello terrestre, a causa della scrsità d’acqua e l’assenza di vita superficiale. Come ha spiegato Paul Mahaffy, ricercatore principale di SAM, il ciclo del carbonio è ancora in corso ed è ancora importante su Marte, non solo perché ci aiuta a rivelare informazioni sull’antico clima di Marte ma anche perché ci testimonia che Marte è un pianeta dinamico che fa circolare elementi che sono i mattoni della vita come la conosciamo.

Su Marte non sembra che siano rimasti molti carbonati (minerali composti da carbonio e ossigeno) che sarebbero una prova che una volta Marte aveva un’atmosfera molto più densa, probabilmente per lo più costituita di anidride carbonica come oggi.

Se un’atmosfera simile fosse confermata, questo spiegherebbe come una volta il pianeta avesse per lunghi periodi laghi e fiumi. In ogni caso, anche se i carbonati sono scarsi nella zona dove è atterrato Curiosity, quelli trovati finora hanno fornito indizi preziosi sull’antico clima marziano.

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Esaminando gli isotopi dell’ossigeno e dell’anidride carbonica gli scienziati possono capire quali processi chimici sono stati coinvolti nella formazione delle rocce, perfino se un tempo sarebbe stata possibile una qualche attività biologica, come accade sulla Terra. L’analisi ha mostrato che in alcuni carbonati gli isotopi di ossigeno sono più leggeri di quelli presenti nell’atmosfera marziana.

Cosa significa questo dato?

Suggerisce i carbonati si sono formati in un lago freddo, probabilmente coperto di ghiaccio. Se i carbonati si fossero formati in un lago più caldo, allora gli isotopi avrebbero dovuto essere leggermente più pesanti di quelli dell’aria.

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Questo è un risultato sconcertante, perché potrebbe significare che l’atmosfera antica di Marte fosse ancora più sottile di quanto si pensasse. Ma senza un’atmosfera più spessa e più calda, come possono esserci stati laghi, fiumi e forse persino un oceano dell’emisfero settentrionale, come hanno dimostrato altri studi?

La risposta potrebbe emergere dall’analisi dei minerali chiamati ossalati.

Franz e il suo team suggeriscono che parte del carbonio potrebbe essere stato immagazzinato negli ossalati invece che nei carbonati. Le temperature alle quali l’anidride carbonica è stata rilasciata da alcuni campioni all’interno di SAM erano troppo basse per i carbonati, ma giuste per gli ossalati. I rapporti tra isotopi di carbonio e ossigeno supportano anche questa ipotesi.

Il coinvolgimento degli ossalati nella cattura del carbonio aprirebbe scenari interessanti dal momento che, sulla Terra, sono il minerale più comune prodotto dalla vita delle piante, sintetizzato dall’ossidazione incompleta dei carboidrati.

Questo di per sé non proverebbe la presenza di vita sull’antico Marte  poiché possono essere prodotti anche dall’interazione del biossido di carbonio con minerali di superficie (catalizzatori inorganici o organici), acqua e luce solare. Questo è un processo che “prende in giro” la fotosintesi, chiamato fotosintesi abiotica.

Lo scenario sarebbe comunque interessante perché si ipotizza che proprio la fotosintesi abiotica potrebbe avere aperto la strada alla nascita della vera fotosintesi in alcuni microbi terrestri.

SAM dovrà effettuare ulteriori analisi su altri campioni per capire l’eventuale ruolo degli ossalati.

La missione del rover Perseverance nel cratere Jezero, ormai su Marte da oltre un anno, dovrebbe essere in grado di far luce sugli interrogativi lasciati aperti da Curiosity.

Il cratere Jezero è simile al cratere Gale in quanto un tempo conteneva a sua volta un lago e dalle immagini orbitali è ancora ben visibile un antico delta attraverso il quale un fiume si gettava nel lago.

Perseverance è progettato per cercare specificamente prove di antica vita microbica su Marte, quindi sarà molto interessante vedere cosa troverà.

Fonte: Nature