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Ghiacciai marziani, nuove possibilità per gli astronauti

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La NASA fin dal 2015 è impegnata nella ricerca di ghiacciai marziani nelle vicinanze dei quali realizzare i primi habitat umani, in quanto trasportare grosse quantità d’acqua sulla superficie del pianeta rosso sarebbe improponibile economicamente e molto rischioso.

Estrarre l’acqua dai ghiacciai marziani nelle vicinanze dei futuri habitat permetterebbe uno sviluppo sostenibile dell’agricoltura e della produzione del propellente per le astronavi, in modo tale da ridurre i costi delle missioni spaziali e favorire lo sviluppo delle future colonie marziane autosufficienti.

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La NASA, grazie ai diversi orbiter presenti attorno a Marte, quali Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter e dall’ormai inattivo Mars Global Surveyor, ha realizzato una mappa dettagliata dei luoghi dove è più probabile trovare i ghiacciai marziani.
Lo studio dei dati che hanno permesso la realizzazione delle mappe è consultabile su Nature Astronomy, è stato chiamato SWIM, o Subsurface Water Ice Mapping.

I ghiacciai marziani, secondo quanto scoperto, si trovano sepolti sotto la regione polare settentrionale, che comprende le pianure dell’Arcadia Planitia e le valli nel Deuteronilus Mensae.

Sharon Hibbard dell’Università dell’Ontario occidentale è l’autore principale di un ulteriore studio sui ghiacciai marziani presenti nell’Arcadia Planitia, recentemente pubblicato su Icarus. Hibbard e un gruppo di ricercatori hanno identificato le prove di un ghiacciaio in questa regione che sfida le più rosee aspettative e, grazie alle sue caratteristiche mai osservate in altri ghiacciai, potrebbe essere sfruttato come fonte d’acqua per i futuri sbarchi umani.

Le prove della presenza di ghiacciai marziani, denominate più cautamente dalla comunità scientifica come “caratteristiche di flusso viscoso”, risalgono agli inizi degli anni ’70 grazie allo studio delle immagini satellitari del programma Viking della NASA, la seconda e la terza sonda spaziale a sbarcare sulla superficie di Marte. 

I ricercatori hanno analizzato delle curiose strutture formate da increspature e dai flussi diffusi sulla superficie marziana, molti con caratteristiche simili a quelle moreniche presenti nei paesaggi glaciali della Terra.

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Il nuovo studio ha esaminato le caratteristiche del flusso viscoso nelle basse latitudini medie dell’Arcadia Planitia, mappando in modo molto preciso decine di caratteristiche superficiali forse prodotte dai ghiacciai marziani sotterranei composti di ghiaccio d’ acqua. 

Durante la mappatura, i ricercatori hanno fatto una scoperta inaspettata: la prova del flusso di ghiaccio in una pianura ampia e piatta. Questo tipo di flusso non è comune su Marte, dove la maggior parte delle caratteristiche legate al ghiaccio assumono la forma di increspature e solchi nelle valli e sui pendii dove la gravità può spingere il ghiaccio a fluire in discesa. 

Il team di Hibbard ha scoperto queste caratteristiche in una regione pianeggiante dell’Arcadia Planitia, isolata da scogliere o pendii. Come è possibile che questo ghiaccio nelle pianure dell’Arcadia Planitia scorra?

L’idea dell’esistenza di ghiacciai marziani sono anteriori all’era dei voli nello spazio di secoli. L’osservazioni delle caratteristiche marziane effettuate con grandi telescopi portò William Herschel a pensare già nel 1784 che il pianeta rosso fosse abitato da esseri intelligente.

Ma le cose cambiarono agli inizi del XX secolo grazie a nuovi telescopi tecnologicamente più avanzati. Tuttavia, l’esistenza di ghiacciai marziani ricchi di acqua e non solo composti da CO2 è rimasta nell’incertezza fino all’arrivo dei primi orbiter e soprattutto dei primi lander negli anni ’70. Non solo i Viking della NASA hanno scoperto tracce di vapore acqueo nell’atmosfera, ma le immagini orbitali hanno rivelato l’esistenza di numerose caratteristiche simili a ghiacciai. 

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Analisi dei ghiacciai marziani

Il ghiaccio d’acqua presente in superficie sublima a causa delle basse pressioni e le temperature di congelamento presenti sulla superficie di Marte, quindi se i ghiacciai marziani d’acqua fossero responsabili dei flussi simili a quelli osservati sul nostro pianeta, i ricercatori pensano che il ghiaccio debba essere protetto da uno spesso strato di detriti. 

Ulteriori osservazioni hanno confermato l’ipotesi e nei decenni successivi la comunità scientifica ha proceduto a mappare, catalogare e classificare migliaia di ghiacciai candidati. Con il tempo, le capacità di osservazione sono aumentate grazie a precise osservazioni sul suolo marziano attraverso lo studio dello spettro elettromagnetico.

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La presenza di ghiaccio d’acqua nascosto sotto il suolo di Marte è stata confermata nel 2008 dal lander Phoenix, rafforzando le scoperte di Mars Odyssey, i cui sensori avevano indicato grosse quantità di ghiaccio d’acqua sotterraneo alle medie latitudini più temperate nel 2002. Il ghiaccio d’acqua delle pianure piatte dell’Arcadia è stato misurato dal radar installato sul Mars Reconnaissance Orbiter e si è scoperto che parte da 6 centimetri sotto lo strato superficiale di polvere e detriti e si estende fino a una profondità media di 38 metri.

tuttavia osservare il fondo di una calotta glaciale per capire ciò che la fa scorrere non è un compito semplice e diventa più complessa quando la calotta glaciale si trova a decine di milioni di chilometri di distanza. Per fortuna, le caratteristiche del flusso che il team di Hibbard ha trovato nelle pianure arcadiche non sono uniche.

Non occorre compiere lunghi viaggi per studiare una struttura simile. Hibbard e il suo team hanno scoperto notevoli somiglianze con le correnti di ghiaccio dell’Antartide.

Sebbene la scienza attualmente non abbia ancora una comprensione completa di ciò che causa i flussi di ghiaccio sulla Terra, i ricercatori hanno dedotto che la topografia del sottosuolo e lo scioglimento del ghiaccio presente sul fondo della calotta glaciale possono entrambi avere un ruolo fondamentale. 

Hibbard fa notare che i flussi arcadici mostrano molte delle caratteristiche in comune con i flussi di ghiaccio sulla Terra. Da allora il ghiaccio arcadico ha smesso di scorrere, accumulando uno strato più spesso di detriti sulla superficie, diventando un flusso di ghiaccio stagnante.

Le caratteristiche della calotta glaciale delle pianure arcadiche pongono un’altra questione, che William Herschel avrebbe sicuramente voluto spiegare: il ghiaccio d’acqua poteva essere estratto e utilizzato dagli astronauti?

Mentre gran parte dei ghiacciai marziani e il loro ghiaccio nascosto sotto la superficie è presente vicino a scogliere e su pendii, questo ghiaccio si trova vicino alla superficie e forma una calotta coperta da pochi massi. Questo sarebbe un sito di atterraggio ideale. 

Nilton Renno, astrobiologo all’Università del Michigan, mette in evidenza la difficoltà dell’estrazione del ghiaccio d’acqua su Marte, scrivendo a GlacierHub che “[molti] ghiacciai sono in regioni più difficili per l’esplorazione umana a causa delle temperature più basse durante l’inverno e la topografia, anche sebbene alle alte latitudini, l’acqua ghiacciata sia facilmente accessibile”. 

Phoenix ha scoperto facilmente il ghiaccio d’acqua sotterraneo alle latitudini marziane settentrionali, un’area che è improbabile che gli esseri umani visitino a causa del freddo intenso e della mancanza di luce.

Germán Martínez, scienziato del Lunar and Planetary Institute di Houston, sostiene la fattibilità degli atterraggi nella zona di Arcadia Planitia, scrivendo a GlacerHub che “in generale, è più fattibile andare alle basse e medie latitudini, dove le temperature sono più miti e l’energia solare è disponibile tutto l’anno … a queste medie e basse latitudini, tuttavia, l’acqua ghiacciata è tipicamente più profonda nel sottosuolo che alle latitudini polari “.

Il ghiaccio superficiale trovato da Hibbard e dal suo team si distingue da questa tendenza, essendo solo leggermente sepolto e molto più facilmente accessibile rispetto ad altri depositi di ghiaccio d’acqua che si trovano alle latitudini medie di Marte. In futuro, l’ acqua ghiacciata in Arcadia Planitia potrebbe rivedere la luce, trovando impiego nelle nelle future missioni umane, trasformando la superficie di un mondo ghiacciato in un luogo adatto ad accogliere i futuri esploratori.

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