Metano su Marte, un passo avanti verso la soluzione del mistero

I rapporti sui rilevamenti di metano su Marte hanno affascinato scienziati e non scienziati.

Sulla Terra, una quantità significativa di metano è prodotta da microbi che aiutano la maggior parte del bestiame a digerire le piante. Questo processo di digestione termina con il bestiame che espira o erutta il gas nell’aria.

Sebbene non ci siano bovini, pecore o capre su Marte, trovare metano lì è eccitante perché potrebbe implicare che i microbi vivevano o vivono sul Pianeta Rosso.

Tuttavia, il metano potrebbe non avere nulla a che fare con i microbi o con qualsiasi altra biologia; anche i processi geologici che coinvolgono l’interazione di rocce, acqua e calore possono produrlo.

Prima di identificare le fonti di metano su Marte, gli scienziati devono risolvere una domanda che li rode: perché alcuni strumenti rilevano il gas mentre altri no?

Il rover Curiosity della NASA, ad esempio, ha ripetutamente rilevato metano proprio sopra la superficie del cratere Gale. Ma l‘ExoMars Trace Gas Orbiter dell’ESA (l’Agenzia spaziale europea) non ne ha rilevato a quote maggiori nell’atmosfera marziana.

Quando il Trace Gas Orbiter è entrato in servizio nel 2016, mi aspettavo che il team dell’orbiter riferisse che c’è una piccola quantità di metano ovunque su Marte“, ha detto Chris Webster, che gestisce lo strumento Tunable Laser Spectrometer (TLS), il laboratorio di chimica (SAM) che analizza i campioni a bordo del rover Curiosity.

Il TLS ha misurato in media meno della metà per miliardo di volume di metano nel cratere Gale. Equivale a circa un pizzico di sale diluito in una piscina olimpionica. Queste misurazioni sono state punteggiate da picchi sconcertanti fino a 20 parti per miliardo di volume.

Ma quando il team europeo ha annunciato di non aver visto metano, sono rimasto decisamente scioccato“, ha detto Webster, che ha sede presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California.

L’orbiter europeo è stato progettato per essere il gold standard nella misurazione del metano e altri gas su tutto il pianeta. Allo stesso tempo, il TLS di Curiosity è così preciso che verrà utilizzato per il rilevamento tempestivo degli incendi sulla Stazione Spaziale Internazionale e per monitorare i livelli di ossigeno nelle tute degli astronauti.

È stato anche autorizzato per l’uso nelle centrali elettriche, sugli oleodotti e sugli aerei da combattimento, dove i piloti possono monitorare i livelli di ossigeno e anidride carbonica nelle loro maschere.

Tuttavia, Webster e il team SAM sono stati scossi dalle scoperte dell’orbiter europeo e hanno immediatamente iniziato a esaminare le misurazioni TLS su Marte.

Da dove arriva il metano su Marte?

Alcuni esperti hanno suggerito che fosse il rover a rilasciare il gas. “Quindi abbiamo esaminato le correlazioni con il puntamento del rover, il terreno, lo schiacciamento delle rocce, il degrado delle ruote“, ha detto Webster. “Non posso sopravvalutare lo sforzo che il team ha messo nel guardare ogni piccolo dettaglio per assicurarsi che le misurazioni siano corrette, e lo sono“.

Webster e il suo team hanno riportato i loro risultati sulla rivista Astronomy & Astrophysics.

Mentre il team SAM lavorava per confermare i suoi rilevamenti di metano, un altro membro del team scientifico di Curiosity, il planetologo John E. Moores della York University di Toronto, ha pubblicato un’intrigante previsione nel 2019.

“Ho posto la domanda: “E se i risultati di Curiosity e del Trace Gas Orbiter fossero entrambi corretti?”, ha detto Moores.

Moores, così come altri membri del team di Curiosity che studiano i modelli del vento nel cratere Gale, hanno ipotizzato che la discrepanza tra le misurazioni del metano si riduca all’ora del giorno in cui vengono effettuate. Poiché ha bisogno di molta potenza, TLS funziona principalmente di notte quando nessun altro strumento di Curiosity funziona.

L’atmosfera marziana è calma di notte, ha osservato Moores, quindi il metano che fuoriesce dal terreno si accumula vicino alla superficie dove Curiosity può rilevarlo.

Il Trace Gas Orbiter, d’altra parte, richiede la luce solare per individuare il metano a circa 5 chilometri, sopra la superficie.

Qualsiasi atmosfera vicino alla superficie di un pianeta passa attraverso un ciclo durante il giorno“, ha detto Moores.

Il calore del sole smuove l’atmosfera mentre l’aria calda sale e l’aria fredda scende. Pertanto, il metano che è confinato vicino alla superficie durante la notte viene mescolato nell’atmosfera durante il giorno, che lo diluisce a livelli non rilevabili. “Così mi sono reso conto che nessuno strumento, specialmente uno orbitante, avrebbe visto qualcosa“, ha detto Moores.

Immediatamente, il team di Curiosity ha deciso di testare la previsione di Moores raccogliendo le prime misurazioni diurne ad alta precisione. TLS ha misurato il metano consecutivamente nel corso di un giorno marziano, mettendo a confronto una misurazione notturna con due diurne.

Con ogni esperimento, SAM ha risucchiato aria marziana per due ore, rimuovendo continuamente l’anidride carbonica, che costituisce il 95% dell’atmosfera del pianeta. Ciò ha lasciato un campione concentrato di metano che TLS potrebbe facilmente misurare facendo passare un raggio laser infrarosso attraverso di esso molte volte, uno che è sintonizzato per utilizzare una precisa lunghezza d’onda della luce che viene assorbita dal metano.

John ha previsto che il metano dovrebbe effettivamente scendere a zero durante il giorno e le nostre due misurazioni diurne lo hanno confermato“, ha affermato Paul Mahaffy, il principale investigatore di SAM, che ha sede presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland.

La misurazione notturna di TLS rientrava perfettamente nella media che il team aveva già stabilito. “Quindi questo è un modo per mettere a tacere questa grande discrepanza“, ha detto Mahaffy.

Mentre questo studio suggerisce che le concentrazioni aumentano e diminuiscono durante il giorno sulla superficie del cratere Gale, gli scienziati devono ancora risolvere il puzzle globale del metano su Marte.

Il metano è una molecola stabile che dovrebbe durare su Marte per circa 300 anni prima di essere distrutta dalla radiazione solare.

Se il metano fuoriesce costantemente da tutti i crateri simili, cosa che gli scienziati sospettano che probabilmente accada dato che Gale non sembra essere geologicamente unico, dovrebbe essersi accumulato abbastanza nell’atmosfera per essere rilevato dal Trace Gas Orbiter.

Gli scienziati sospettano che qualcosa stia distruggendo il metano in meno di 300 anni.

Sono in corso esperimenti per verificare se scariche elettriche di livello molto basso indotte dalla polvere nell’atmosfera marziana potrebbero distruggere il metano, o se l’abbondante ossigeno sulla superficie marziana distrugge rapidamente il metano prima che possa raggiungere l’alta atmosfera.

Dobbiamo determinare se esiste un meccanismo di distruzione più veloce del normale per riconciliare completamente i set di dati dal rover e dall’orbiter“, ha detto Webster.

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