Il rover Perseverance della NASA ha visto questi diavoli di polvere vorticare sulla superficie di Marte il 20 luglio 2021. Gli scienziati vogliono studiare l’aria intrappolata nei campioni raccolti in tubi metallici da Perseverance. Questi campioni d’aria potrebbero aiutare a comprendere meglio l’atmosfera marziana.(Video)
Ogni campione di roccia e di suolo raccolto dal rover Perseverance dell’Agenzia ha un potenziale vantaggio per gli scienziati dell’atmosfera.
Gli scienziati dell’atmosfera diventano un po’ più eccitati con ogni nucleo di roccia che il rover Perseverance Mars della NASA sigilla nei suoi tubi di titanio per campioni, che vengono raccolti per essere consegnati alla Terra nell’ambito della campagna Mars Sample Return. Finora ne sono stati prelevati ventiquattro.
La maggior parte di questi campioni consiste in nuclei di roccia o regolite (roccia e polvere frantumata) che potrebbero rivelare importanti informazioni sulla storia del pianeta e sulla presenza di vita microbica miliardi di anni fa. Ma alcuni scienziati sono altrettanto entusiasti della prospettiva di studiare lo “spazio di superficie”, ovvero l’aria che circonda il materiale roccioso, nei tubi.
Vogliono saperne di più sull’atmosfera marziana, che è composta principalmente da anidride carbonica ma potrebbe includere anche tracce di altri gas che potrebbero essere presenti fin dalla formazione del pianeta.
“I campioni d’aria provenienti da Marte ci diranno non solo il clima e l’atmosfera attuali, ma anche come sono cambiati nel tempo“, ha dichiarato Brandi Carrier, scienziato planetario presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA nella California meridionale. “Ci aiuterà a capire come si evolvono climi diversi dal nostro“.
Il valore dello spazio di superficie
Tra i campioni che potrebbero essere portati sulla Terra c’è un tubo riempito esclusivamente di gas depositato sulla superficie marziana come parte di un deposito di campioni. Ma la maggior parte del gas presente nella collezione del rover si trova nello spazio di testa dei campioni di roccia. Questi ultimi sono unici perché il gas interagirà con il materiale roccioso all’interno dei tubi per anni prima che i campioni possano essere aperti e analizzati nei laboratori sulla Terra. Ciò che gli scienziati ne ricaveranno permetterà di capire quanto vapore acqueo aleggi vicino alla superficie marziana, un fattore che determina il motivo per cui il ghiaccio si forma dove si trova sul pianeta e come il ciclo dell’acqua di Marte si è evoluto nel tempo.
Gli scienziati vogliono anche capire meglio le tracce di gas presenti nell’aria di Marte. La cosa più allettante dal punto di vista scientifico sarebbe il rilevamento dei gas nobili (come neon, argon e xenon), che sono così poco reattivi che potrebbero essere presenti, immutati nell’atmosfera, fin dalla formazione miliardi di anni fa. Se catturati, questi gas potrebbero rivelare se Marte è nato con un’atmosfera. (L’antico Marte aveva un’atmosfera molto più spessa di quella attuale, ma gli scienziati non sono sicuri se sia sempre stata presente o se si sia sviluppata in seguito). Ci sono anche grandi domande su come l’antica atmosfera del pianeta sia stata paragonata a quella della Terra primitiva.
Lo spazio di testa offrirebbe inoltre la possibilità di valutare le dimensioni e la tossicità delle particelle di polvere, informazioni che saranno utili ai futuri astronauti su Marte.
“I campioni di gas hanno molto da offrire agli scienziati di Marte“, ha dichiarato Justin Simon, geochimico presso il Johnson Space Center della NASA a Houston, che fa parte di un gruppo di oltre una dozzina di esperti internazionali che contribuisce a decidere quali campioni il rover dovrebbe raccogliere. “Anche gli scienziati che non studiano Marte sarebbero interessati, perché questo farà luce su come si formano ed evolvono i pianeti“.
I campioni d’aria dell’Apollo
Nel 2021, un gruppo di ricercatori planetari, tra cui scienziati della NASA, ha studiato l’aria riportata dalla Luna in un contenitore d’acciaio dagli astronauti dell’Apollo 17 circa 50 anni prima.
“La gente pensa che la Luna sia priva di aria, ma ha un’atmosfera molto tenue che interagisce con le rocce della superficie lunare nel corso del tempo“, ha detto Simon, che studia una varietà di campioni planetari alla Johnson. “Questo include i gas nobili che fuoriescono dall’interno della Luna e si raccolgono sulla superficie lunare”.
Il modo in cui il team di Simon ha estratto il gas per studiarlo è simile a quello che si potrebbe fare con i campioni d’aria di Perseverance. Per prima cosa, hanno messo il contenitore non aperto in un involucro a tenuta d’aria. Poi hanno forato l’acciaio con un ago per estrarre il gas in una trappola fredda – essenzialmente un tubo a forma di U che si estende in un liquido, come l’azoto, con un basso punto di congelamento. Modificando la temperatura del liquido, gli scienziati hanno catturato alcuni dei gas con punti di congelamento più bassi sul fondo della trappola fredda.
“Ci sono forse 25 laboratori al mondo che manipolano i gas in questo modo“, ha detto Simon. Oltre ad essere utilizzato per studiare l’origine dei materiali planetari, questo approccio può essere applicato ai gas delle sorgenti calde e a quelli emessi dalle pareti dei vulcani attivi, ha aggiunto.
Naturalmente, queste fonti forniscono molto più gas di quanto Perseverance abbia nei suoi tubi campione. Ma se una singola provetta non contiene abbastanza gas per un particolare esperimento, gli scienziati marziani potrebbero combinare i gas provenienti da più provette per ottenere un campione aggregato più grande: un altro modo in cui lo spazio di testa offre un’opportunità in più per la scienza.
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