Pieno di laghi salati, la salina di Quisquiro nella regione dell’Altiplano del Sud America rappresenta il tipo di paesaggio che gli scienziati pensano possa essere esistito nel cratere Gale su Marte, che il Curiosity Rover della NASA sta esplorando.
La rivelazione più sorprendente di Curiosity della NASA – che il metano sta emergendo dalla superficie del cratere Gale – ha creato non poche perplessità agli scienziati .
Le creature viventi producono la maggior parte del metano sulla Terra. Ma gli scienziati non hanno trovato segni convincenti della vita attuale o antica su Marte, e quindi non si aspettavano di trovare il metano lì. Tuttavia, il laboratorio di chimica portatile a bordo di Curiosity, noto come SAM o Sample Analysis at Mars, ha continuamente annusato tracce di gas vicino alla superficie del cratere Gale, l’unico posto sulla superficie di Marte in cui finora è stato rilevato metano. La sua probabile fonte, gli scienziati suppongono, siano meccanismi geologici che coinvolgono acqua e rocce in profondità sottoterra.
Se questa fosse tutta la storia, le cose sarebbero semplici. Tuttavia, SAM ha scoperto che il metano si comporta in modi inaspettati nel cratere Gale. Appare di notte e scompare durante il giorno. Fluttua stagionalmente e a volte sale a livelli 40 volte più alti del solito. Sorprendentemente, anche il metano non si accumula nell’atmosfera: l’ESA (l’Agenzia Spaziale Europea) ExoMars Trace Gas Orbiter, inviato su Marte specificamente per studiare il gas nell’atmosfera, non ha rilevato alcuna fonte di metano.
Perché alcuni strumenti scientifici rilevano il metano sul Pianeta Rosso mentre altri no?
“È una storia con molti colpi di scena“, ha detto Ashwin Vasavada, scienziato del progetto di Curiosity presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California, che guida la missione di Curiosity.
Il metano tiene occupati gli scienziati di Marte con lavori di laboratorio e progetti di modellazione al computer che mirano a spiegare perché il gas si comporta in modo strano e viene rilevato solo nel cratere Gale. Un gruppo di ricerca della NASA ha recentemente condiviso una proposta interessante.
Il gruppo ha suggerito che il metano, indipendentemente da come viene prodotto, potrebbe essere sigillato sotto terra solidificato e potrebbe formarsi nella regolite marziana, che è “suolo” fatto di roccia rotta e polvere. Quando la temperatura aumenta durante le stagioni più calde o i periodi del giorno, indebolendo il sigillo, il metano potrebbe fuoriuscire.
Guidati da Alexander Pavlov, uno scienziato planetario del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, i ricercatori suggeriscono che il gas può anche eruttare a sbuffi quando le guarnizioni si rompono sotto la sua pressione, ad esempio quando un rover delle dimensioni di un piccolo SUV ci si muove sopra. L’ipotesi della squadra può aiutare a spiegare perché il metano viene rilevato solo nel cratere Gale, ha detto Pavlov, dato che è uno dei due luoghi su Marte in cui un robot sta vagando e perforando la superficie. (L’altro è il cratere Jezero, dove si trova il rover Perseverance della NASA, anche se quel rover non ha uno strumento di rilevamento del metano.)
Pavlov fa risalire l’origine di questa ipotesi a un esperimento non correlato che ha condotto nel 2017, che ha coinvolto la coltivazione di microrganismi in un permafrost marziano simulato (terreno ghiacciato) infuso di sale, come gran parte del permafrost marziano.
Pavlov e i suoi colleghi hanno testato se i batteri noti come alofili, che vivono in laghi di acqua salata e altri ambienti ricchi di sale sulla Terra, potrebbero prosperare in condizioni simili su Marte.
I risultati della coltivazione dei microbi si sono rivelati inconcludenti, ha detto, ma i ricercatori hanno notato qualcosa di inaspettato: lo strato superiore di terreno ha formato una crosta di sale mentre il ghiaccio salato si sublimava, passando da un solido a un gas e lasciando il sale alle spalle.
Permafrost su Marte e sulla Terra
“Non ci pensavamo molto al momento“, ha detto Pavlov, ma ha ricordato la crosta del suolo nel 2019, quando lo spettrometro laser sintonizzabile di SAM ha rilevato una esplosione di metano che nessuno poteva spiegare.
“È stato allora che è passato nella mia mente“, ha detto Pavlov. Ed è stato allora che lui e una squadra hanno iniziato a testare le condizioni che potevano formare e rompere le guarnizioni di sale indurite.
Il team di Pavlov ha testato cinque campioni di permafrost infusi con concentrazioni variabili di un sale chiamato perclorato che è diffuso su Marte. (Probabilmente non c’è il permafrost nel cratere Gale oggi, ma avrebbe potuto formarsi molto tempo fa quando Gale era più freddo e più ghiacciato.) Gli scienziati hanno esposto ogni campione a diverse temperature e pressione dell’aria all’interno di una camera di simulazione di Marte alla NASA Goddard.
Periodicamente, il team di Pavlov ha iniettato neon, un analogo del metano, sotto il campione di terreno e ha misurato la pressione del gas sotto e sopra di esso. Una pressione più elevata sotto il campione implicava che il gas fosse intrappolato. In definitiva, un sigillo si è formato in condizioni simili a Marte entro tre-13 giorni solo in campioni con concentrazione di perclorato dal 5% al 10%.
Questa è una concentrazione di sale molto più alta di quella che Curiosity ha misurato nel cratere Gale. Ma il regolith è ricco di un diverso tipo di minerali salini chiamati solfati, che il team di Pavlov vuole testare dopo per vedere se possono anch’essi formare le guarnizioni.
Il rover Curiosity è arrivato in una regione che si ritiene si sia formata mentre il clima di Marte si stava prosciugando.
Migliorare la nostra comprensione dei processi di generazione e distruzione del metano su Marte è una raccomandazione chiave della NASA Planetary Mission Senior Review 2022, e un lavoro teorico come quello di Pavlov è fondamentale per questo sforzo. Tuttavia, gli scienziati dicono che hanno anche bisogno di misurazioni più coerenti del metano.
SAM annusa il metano solo più volte all’anno perché è altrimenti impegnato a fare il suo lavoro principale di perforare campioni dalla superficie e analizzare la loro composizione chimica.
“Gli esperimenti con metano sono ad alta intensità di risorse, quindi dobbiamo essere molto strategici quando decidiamo di farli“, ha detto Charles Malespin di Goddard, ricercatore principale per SAM.
Tuttavia, per testare quanto spesso i livelli di metano, ad esempio, richiederebbero una nuova generazione di strumenti di superficie che misurano continuamente il metano da molte località su Marte, dicono gli scienziati.
“Alcune delle ricerche di metano dovranno essere lasciate ai futuri veicoli spaziali di superficie che saranno più concentrati sulla risposta a queste domande specifiche“, ha concluso Vasavada.
Maggiori informazioni: “Formation and Stability of Salty Soil Seals in Mars‐Like Conditions. Implications for Methane Variability on Mars”, Journal of Geophysical Research: Planets (2024).
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