ExoMars scopre l’acqua nascosta nel Grand Canyon di Marte


Valles Marineris, vista con un angolo di 45 gradi rispetto alla superficie, a colori quasi reali e con un’esagerazione verticale di quattro volte. L’immagine copre un’area di 630 000 km quadrati con una risoluzione al suolo di 100 m per pixel. Il modello digitale del terreno è stato creato da 20 orbite HRSC individuali, e i dati a colori sono stati generati da 12 orbite. La porzione più grande del canyon, che attraversa tutta l’immagine, è conosciuta come Melas Chasma. Candor Chasma è il canale di collegamento immediatamente a nord, con il piccolo canale Ophir Chasma oltre. Hebes Chasma può essere visto in alto a sinistra dell’immagine.

ExoMars Trace Gas Orbiter dell’ESA-Roscosmos ha individuato quantità significative di acqua nel cuore del complesso sistema di canyon di Marte, la Valles Marineris.


L’acqua, che è nascosta sotto la superficie di Marte, è stata trovata dallo strumento FREND del Trace Gas Orbiter (TGO), che sta mappando l’idrogeno – una misura del contenuto di acqua – nel metro superiore del suolo di Marte.

Sebbene sia nota l’esistenza di acqua su Marte, la maggior parte si trova nelle fredde regioni polari del pianeta sotto forma di ghiaccio. Il ghiaccio d’acqua non si trova esposto sulla superficie vicino all’equatore, poiché qui le temperature non sono abbastanza fredde da rendere stabile il ghiaccio d’acqua esposto.

Missioni come Mars Express dell’ESA hanno cercato l’acqua vicino alla superficie – come ghiaccio che copre i grani di polvere nel suolo, o rinchiuso nei minerali – alle latitudini più basse di Marte, e hanno trovato piccole quantità. Tuttavia, tali studi hanno esplorato solo la superficie del pianeta; potrebbero esistere riserve d’acqua più profonde, coperte dalla polvere.

Con TGO possiamo guardare fino a un metro sotto questo strato polveroso e vedere cosa sta realmente accadendo sotto la superficie di Marte – e, soprattutto, individuare “oasi” ricche d’acqua che non potevano essere rilevate con gli strumenti precedenti”, dice Igor Mitrofanov dell’Istituto di Ricerca Spaziale dell’Accademia Russa delle Scienze a Mosca, Russia; autore principale del nuovo studio, e ricercatore principale del telescopio a neutroni FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector).

FREND ha rivelato un’area con una quantità insolitamente grande di idrogeno nel colossale sistema di canyon delle Valles Marineris: assumendo che l’idrogeno che vediamo sia legato in molecole d’acqua, ben il 40% del materiale vicino alla superficie in questa regione sembra essere acqua“.

L’area ricca d’acqua è grande quanto l’Olanda e si sovrappone alle profonde valli di Candor Chaos, parte del sistema di canyon considerato promettente nella nostra caccia all’acqua su Marte.

Seguire i neutroni

Igor e colleghi hanno analizzato le osservazioni FREND che vanno da maggio 2018 a febbraio 2021, che hanno mappato il contenuto di idrogeno del suolo di Marte rilevando i neutroni piuttosto che la luce.

I neutroni sono prodotti quando particelle altamente energetiche note come “raggi cosmici galattici” colpiscono Marte; i terreni più secchi emettono più neutroni di quelli più umidi, e quindi possiamo dedurre quanta acqua c’è in un terreno guardando i neutroni che emette“, aggiunge il coautore Alexey Malakhov, anche lui dell’Istituto di ricerca spaziale dell’Accademia russa delle scienze. “La tecnica di osservazione unica di FREND porta una risoluzione spaziale molto più alta rispetto alle precedenti misurazioni di questo tipo, permettendoci ora di vedere caratteristiche dell’acqua che non erano state individuate prima“.

ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) dell’ESA ha scoperto grandi quantità di acqua bloccata all’interno dell’esteso sistema di canyon di Marte, Valles Marineris.Questa caratteristica è il più grande canyon del sistema solare e si può vedere che si estende attraverso questo fotogramma, sovrapposto da ombreggiature colorate che rappresentano la quantità di acqua mescolata nel metro superiore del suolo (che vanno da basse quantità in rosso-arancio ad alte in tonalità viola-blu, come misurato dal FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector) di TGO).La scala colorata nella parte inferiore del quadro mostra la quantità di “idrogeno equivalente all’acqua” (WEH) in peso (wt%). Come riflesso su queste scale, i contorni viola al centro di questa figura mostrano la regione più ricca di acqua. Nell’area segnata con una ‘C’, fino al 40% del materiale vicino alla superficie sembra essere composto da acqua (in peso). L’area segnata con la “C” è grande quanto l’Olanda e si sovrappone alle profonde valli di Candor Chaos, parte del sistema di canyon considerato promettente nella nostra caccia all’acqua su Marte.L’ombreggiatura grigia sottostante in questa immagine rappresenta la topografia della superficie ed è basata sui dati del Mars Global Surveyor Mars Orbiter Laser Altimeter (MGS/MOLA). Gli assi intorno al fotogramma mostrano la posizione (latitudine e longitudine) su Marte.

Abbiamo scoperto che una parte centrale delle Valles Marineris è piena d’acqua – molta più acqua di quanto ci aspettassimo. Questo è molto simile alle regioni permafrost della Terra, dove il ghiaccio d’acqua persiste permanentemente sotto il suolo secco a causa delle basse temperature costanti“.

Quest’acqua potrebbe essere sotto forma di ghiaccio, o acqua legata chimicamente ad altri minerali del suolo. Tuttavia, altre osservazioni ci dicono che i minerali visti in questa parte di Marte contengono tipicamente solo poche percentuali di acqua, molto meno di quanto evidenziato da queste nuove osservazioni. “Nel complesso, pensiamo che quest’acqua esista più probabilmente sotto forma di ghiaccio“, dice Alexey.

Il ghiaccio d’acqua di solito evapora in questa regione di Marte a causa delle condizioni di temperatura e pressione vicino all’equatore. Lo stesso vale per l’acqua legata chimicamente: la giusta combinazione di temperatura, pressione e idratazione deve esserci per evitare che i minerali perdano acqua. Questo suggerisce che qualche speciale, non ancora chiaro, mix di condizioni deve essere presente nelle Valles Marineris per preservare l’acqua – o che questa venga in qualche modo reintegrata.

Questa scoperta è un primo passo sorprendente, ma abbiamo bisogno di altre osservazioni per sapere con certezza con quale forma di acqua abbiamo a che fare“, aggiunge il co-autore dello studio Hakan Svedhem dell’ESA ESTEC nei Paesi Bassi, ed ex scienziato del progetto ESA per l’ExoMars Trace Gas Orbiter.

Indipendentemente dal risultato, la scoperta dimostra le impareggiabili capacità degli strumenti del TGO nel permetterci di “vedere” sotto la superficie di Marte – e rivela una grande riserva d’acqua non troppo profonda e facilmente sfruttabile in questa regione di Marte“.

Esplorazione futura

Poiché la maggior parte delle future missioni su Marte prevede di atterrare a latitudini più basse, l’individuazione di una tale riserva d’acqua qui è una prospettiva eccitante per l’esplorazione futura.

Mentre Mars Express ha trovato accenni di acqua più in profondità nel sottosuolo delle medie latitudini marziane, accanto a profondi bacini di acqua liquida sotto il polo sud di Marte, queste potenziali riserve si trovano fino a pochi chilometri sotto terra, rendendole meno sfruttabili e accessibili all’esplorazione rispetto a quelle trovate appena sotto la superficie.

La scoperta rende anche Valles Marineris un obiettivo ancora più promettente per le future missioni di esplorazione umana sul pianeta. Il più grande canyon del sistema solare, Valles Marineris è senza dubbio il paesaggio più drammatico di Marte, e una caratteristica che viene spesso paragonata al Grand Canyon della Terra – nonostante sia circa dieci volte più lungo e cinque volte più profondo.

Mars Express ha scattato istantanee del Candor Chasma, una valle nella parte settentrionale delle Valles Marineris, mentre era in orbita sopra la regione il 6 luglio 2006. La High Resolution Stereo Camera dell’orbiter ha ottenuto i dati nell’orbita numero 3195, con una risoluzione al suolo di circa 20 m/pixel. Il Candor Chasma si trova a circa 6° sud e 290° est.

Questo risultato dimostra davvero il successo del programma congiunto ESA-Roscosmos ExoMars“, dice Colin Wilson, scienziato del progetto ExoMars Trace Gas Orbiter dell’ESA.

Sapere di più su come e dove esiste l’acqua su Marte attuale è essenziale per capire cosa è successo all’acqua un tempo abbondante di Marte, e aiuta la nostra ricerca di ambienti abitabili, possibili segni di vita passata, e materiali organici dei primi giorni di Marte“.

TGO è stato lanciato nel 2016 come il primo di due lanci nell’ambito del programma ExoMars. L’orbiter sarà raggiunto nel 2022 da un rover europeo, Rosalind Franklin, e da una piattaforma di superficie russa, Kazachok, e tutti lavoreranno insieme per capire se la vita sia mai esistita su Marte.

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