La questione se Marte abbia mai ospitato la vita ha affascinato l’immaginazione di scienziati e pubblico per decenni. Al centro della scoperta c’è l’acquisizione di informazioni sul clima passato del vicino della Terra: Marte era caldo e umido, con mari e fiumi molto simili a quelli che si trovano sul nostro pianeta? Oppure era gelido e ghiacciato, e quindi potenzialmente meno incline a ospitare la vita come la conosciamo?
Un nuovo studio ha trovato prove a sostegno di quest’ultima ipotesi identificando somiglianze tra i terreni trovati su Marte e quelli di Terranova in Canada, un clima subartico freddo.
Il passato gelido di Marte
Lo studio, pubblicato su Communications Earth and Environment, ha cercato terreni sulla Terra con materiali comparabili a quelli del cratere Gale di Marte. Gli scienziati usano spesso il terreno per descrivere la storia ambientale, poiché i minerali presenti possono raccontare la storia dell’evoluzione del paesaggio nel tempo.
Capire meglio come si sono formati questi materiali potrebbe aiutare a rispondere a domande di vecchia data sulle condizioni storiche di Marte. I terreni e le rocce del cratere Gale forniscono una registrazione del clima di Marte tra 3 e 4 miliardi di anni fa, durante un periodo di acqua relativamente abbondante sul pianeta, e lo stesso periodo di tempo in cui la vita è apparsa per la prima volta sulla Terra.
“Il cratere Gale è un paleo-lago: era ovviamente presente acqua. Ma quali erano le condizioni ambientali quando c’era acqua?“, si è chiesto Anthony Feldman, scienziato del suolo e geomorfologo ora al DRI: “Non troveremo mai un analogo diretto della superficie marziana, perché le condizioni sono così diverse tra il Pianeta Rosso e la Terra, ma possiamo osservare le tendenze in condizioni terrestri“.
Lo studio
Il rover Curiosity della NASA ha studiato il cratere Gale dal 2011 e ha trovato una pletora di materiali del suolo noti come “materiale amorfo ai raggi X”. Questi componenti del suolo non hanno la tipica struttura atomica ripetuta che definisce i minerali e quindi non possono essere facilmente caratterizzati utilizzando tecniche tradizionali come la diffrazione dei raggi X.
Quando i raggi X vengono sparati su materiali cristallini come un diamante, ad esempio, si diffondono ad angoli caratteristici basati sulla struttura interna del minerale. Tuttavia, il materiale amorfo a raggi X non produce queste caratteristiche “impronte digitali”.
Questo metodo di diffrazione dei raggi X è stato utilizzato dal Curiosity Rover per dimostrare che il materiale amorfo a raggi X comprendeva tra il 15 e il 73% dei campioni di terreno e roccia testati nel cratere Gale di Marte.
“Si può pensare ai materiali amorfi a raggi X come alla gelatina“, ha dichiarato Feldman: “È questo insieme di diversi elementi e sostanze chimiche che scivolano l’una sull’altra”.
Il Curiosity Rover ha anche condotto analisi chimiche sui campioni di terreno e roccia, scoprendo che il materiale amorfo era ricco di ferro e silice ma carente di alluminio. Oltre alle limitate informazioni chimiche, gli scienziati non hanno ancora capito cosa sia il materiale amorfo o cosa la sua presenza implichi sull’ambiente storico di Marte. Scoprire maggiori informazioni su come questi materiali enigmatici si formano e persistono sulla Terra potrebbe aiutare a rispondere a domande persistenti su Marte.
Feldman e i suoi colleghi hanno visitato tre località alla ricerca di materiale amorfo ai raggi X simile: gli altipiani del Gros Morne National Park a Terranova, i Monti Klamath nella California settentrionale e il Nevada occidentale. Questi tre siti presentavano terreni serpentinitici che i ricercatori si aspettavano fossero chimicamente simili al materiale amorfo ai raggi X del Gale Crater: ricchi di ferro e silicio ma privi di alluminio.
Le tre località hanno inoltre fornito una gamma di dati su precipitazioni piovose, nevicate e temperature che potrebbero aiutare a comprendere il tipo di condizioni ambientali che producono materiale amorfo e ne favoriscono la conservazione.
In ogni sito, il team di ricerca ha esaminato i terreni utilizzando l’analisi di diffrazione dei raggi X e la microscopia elettronica a trasmissione, che ha permesso loro di vedere i materiali del terreno a un livello più dettagliato. Le condizioni subartiche di Terranova hanno prodotto materiali chimicamente simili a quelli trovati nel cratere Gale di Marte che erano anche privi di struttura cristallina. I terreni prodotti in climi più caldi come California e Nevada non lo erano.
“Questo dimostra che hai bisogno dell’acqua lì per formare questi materiali”, ha osservato Feldman: “Ma devono essere fredde, con temperature medie annue prossime allo zero, per preservare il materiale amorfo nei terreni“.
Conclusioni
Il materiale amorfo è spesso considerato relativamente instabile, nel senso che a livello atomico gli atomi non si sono ancora organizzati nelle loro forme finali, più cristalline.
“C’è qualcosa che sta accadendo nella cinetica, o nella velocità di reazione, che la sta rallentando in modo che questi materiali possano essere preservati su scale temporali geologiche“, ha aggiunto Feldman: “Quello che stiamo indicando è che condizioni molto fredde, prossime al congelamento, sono un particolare fattore limitante cinetico che consente a questi materiali di formarsi e di essere preservati“.
“Questo studio migliora la nostra comprensione del clima di Marte”, ha concluso Feldman: “I risultati indicano che l’abbondanza di questo materiale nel cratere Gale è coerente con le condizioni subartiche, simili a quelle che vedremmo, ad esempio, in Islanda”.
