Le prove della presenza di acqua su Marte

La storia di Marte vide un lungo periodo durante il quale l’atmosfera creava un tale effetto serra da permettere ai ghiacci di sciogliersi, creare fiumi e laghi di grandi dimensioni. E questo smentirebbe alcune ipotesi avanzate negli ultimi anni che vogliono che l’acqua su Marte sia stata presente per brevissimi periodi e che non ebbe modo di creare grandi corsi d’acqua permanenti.

Tutto questo lo si deduce dagli studi eseguiti da ricercatori della Nasa grazie ai rilevamenti ottenuti con il rover Curiosity che da circa due anni lavora all’interno del cratere marziano Gale.

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Gli strati alla base del Monte Sharp. Indicano inequivocabilmente la presenza di acqua per lunghissimi periodi di tempo.

UN’ATMOSFERA PER ALMENO 10 MILIONI DI ANNI. Ma andiamo con ordine. Curiosity sta analizzando le rocce che si trovano alla base del Monte Sharp, il quale a sua volta si trova all’interno di un gigantesco cratere chiamato Gale. Il luogo dove è stato fatto atterrare Curiosity è scelto proprio perché grazie ai rilevamenti eseguiti dalle sonde che ruotano attorno al pianeta rosso mostrava segni di possibile presenza d’acqua nel lontano passato. «Se quanto abbiamo scoperto finora è corretto, possiamo dire che un tempo Marte possedeva un ambiente caldo e umido che durò per almeno 10 milioni di anni», spiega  Ashwin Vasavada, del JPL della Nasa. «Questo conferma che l’atmosfera del pianeta fu molto spessa, anche se al momento non abbiamo un’idea di come fosse fatta con precisione».

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Sottili stratificazioni che si possono formare in un ambiente lacustre molto profondo.

DELTA DEI FIUMI. Il Monte Sharp si innalza per circa 5 km e i suoi fianchi espongono centinaia di strati di roccia che stando alle analisi si sarebbero formati grazie a depositi lacustri, fluviali ed eolici. Essi testimonierebbero una serie di fasi ripetute di riempimento ed evaporazione del lago stesso. Al momento Curiosity sta studiando gli strati alla base della montagna, una sezione di rocce alte circa 150 metri, chiamata formazione Murray.

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Una sezione che rappresenta l’area studiata da Curiosity. Sedimenti lacustri da un lato, sedimenti fluviali dall’altro. In messo depositi di un delta fluviale molto simile a quelli terrestri

Qui vi sarebbe la testimonianza di delta fluviali molto simili a quelli presenti sulla Terra. «Quel che è molto interessante – spiega John Grotzinger del California Institute of Technology di Pasadena – è il fatto che poiché il lago si è riempito e svuotato più volte ci è permesso di verificare come è avvenuta l’interazione acqua, suolo e atmosfera più e più volte. Possiamo studiare come si sono verificate le reazioni chimiche in momenti diversi».

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La storia del cratere Gale. A sinistra: le parti chiare e scure indicano ripetuti momenti in cui l’acqua era presente o evaporava. A destra: al centro compare il Monte Sharp dopo che il vento ha eroso gli strati intermedi tra il bordo del cratere e il centro dello stesso

IL VENTO SCAVÒ TRA I DEPOSITI LACUSTRILe immagini e le analisi realizzate da Curiosity permettono di ricostruire fasi durante le quali vi era il lago e fasi durante le quali prevalevano i fiumi che arrivavano nel cratere dalle pianure circostanti formavano grandi delta. Stando alle analisi di questi anni sembra che dopo che il cratere Gale fu riempito da acqua, la quale lasciò enormi pacchi di sedimenti terrigeni, quando essa si ritirò definitivamente il vento erose quel che c’era tra il bordo e le parti più interne del cratere stesso, lasciano la montagna che oggi è possibile osservare (vedi foto d’apertura). E proprio sulle pendici di quel monte è scritto negli starti di roccia una momento tra i più importanti della storia di Marte, quelle che avrebbe potuto permettere alla vita di svilupparsi. Vedremo se ne prossimi mesi usciranno dati che permettano di affermare ciò con certezza.

Su Marte i fiumi presenti forse più a lungo di quanto si pensi: La superficie attuale di Marte presenta un ricordo arso dell’acqua. Quel poco che rimane del liquido vitale proviene da gocce salate stagionali, si trova in grotte sotto forma di laghi sotterranei o giace congelato in lastre di ghiaccio.

Eppure le rocce ferrose del pianeta registrano un passato abbondante di acqua; profonde vallate scolpite in un paesaggio punteggiato da letti di laghi secchi, ventagli alluvionali e ciottoli fluviali levigati. Mentre gli scienziati hanno a lungo pensato che il periodo caldo e umido del pianeta sia stato relativamente breve, uno studio pubblicato oggi su Science Advances suggerisce che questi fiumi potrebbero essere esistiti molto più a lungo di quanto si sia stimato finora.

Secondo la nuova analisi, questi antichi canali sono più ampi di quelli simili, presenti oggi sulla Terra. Inoltre, l’acqua ha defluito con caratteristiche analoghe in tutti i luoghi del mondo tra 3,4 e 2 miliardi di anni fa. Secondo quanto credono molti scienziati, solo nella storia tarda di Marte è subentrato il periodo di disseccamento del Pianeta Rosso.

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Il rover Mars 2020 della NASA è programmato per atterrare nel cratere di Jezero, una depressione di 45 km di diametro, che gli scienziati ritengono abbia ospitato un lago. Questa immagine composita, catturata con due strumenti sul Mars Reconnaissance Orbiter della NASA, mostra l’antico delta del fiume di Jezero, che i ricercatori sono entusiasti di esplorare in cerca dei segni della vita microbica del passato. Fotografia di Nasa/ Jpl/ Jhuapl/ Msss/ Brown University

“La storia tradizionale del clima di Marte prevede che esso sia stato prima caldo e umido mentre adesso è freddo e secco. Le prove però suggeriscono che la sua evoluzione sia stata più complicata”, riferisce via mail Kathryn Steakley, del Mars Climate Modelling Center della NASA, non coinvolta in questo lavoro.

Il riferimento all’acqua su Marte accende inevitabilmente l’eccitazione, dal momento che, dove vi era prima l’acqua, avrebbe potuto esistere anche la vita che noi conosciamo. Ma è presto per cominciare a sognare i nomi dei fossili marziani. Restano ancora molti quesiti su ciò che è accaduto durante questo lungo periodo del passato di Marte e su come potevano riempirsi i fiumi in condizioni mutevoli.

“Rimane il problema difficile, molto difficile, di come abbia potuto essere caldo e umido il giovane Marte”, afferma l’autore dello studio Edwin Kite, dell’Università di Chicago.

Fiumi che zampillano e laghi languidi: Mentre l’attuale atmosfera di Marte è troppo sottile per bloccare una grande quantità di calore proveniente dal sole, molti scienziati concordano sul fatto che probabilmente nel passato essa sia stata più spessa e avrebbe permesso l’esistenza di un mondo più umido. Anche allora però Marte non era un paradiso tropicale. Il Sole era più debole del 25-30% rispetto a oggi, il che significa che molto meno radiazione solare riscaldava il terreno roccioso di Marte.

“La situazione era sempre al limite delle possibilità di avere flusso di acqua sulla superficie”, dice Alan Howarddel Planetary Science Institute di Tucson, in Arizona, anche lui non coinvolto nel lavoro.

Alcuni fattori potrebbero aver contribuito a mitigare questo enigma. Sulla Terra, il nostro agitato nucleo crea un campo magnetico protettivo che impedisce alla nostra atmosfera relativamente spessa di essere strappata via dal vento solare. Lo stesso fenomeno probabilmente si è verificato all’inizio su Marte. E forse il miscuglio di gas era diverso da quello presente nell’attuale atmosfera di Marte. Ad esempio, alcuni esperti suggeriscono che i vulcani in eruzione accrescevano la quantità di gas serra presente nel cielo marziano.

Comunque sia andata, questo periodo caldo e umido non è continuato. La vecchia atmosfera sembra sia stata erosa e con essa sono scomparsi anche molti laghi e fiumi marziani. Kite e i suoi colleghi inizialmente pensavano che, dopo questo periodo, poiché i fiumi permanevano per lo più a basse latitudini, le acque impetuose rallentarono fino a diventare rivoli. “Questa era l’ipotesi”, dice Kite. “E sbagliavamo.”

Seguire la corrente: Supportati dalla straordinaria risoluzione della strumentazione in orbita su Marte come lo High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE), i ricercatori hanno analizzato le dimensioni di oltre 200 antichi letti dei fiumi. In base alle dimensioni dei canali, a quella del meandro e alle età del terreno circostante, il team ha trovato quello che sembra essere un periodo curiosamente persistente e tardivo di deflusso del liquido.

Non è chiaro cosa alimentasse questo flusso in un momento così inatteso. Alcuni ricercatori, tra cui Kite e il suo team, stanno verificando se le nubi di acqua ghiacciata si possano sviluppare anche con basse pressioni atmosferiche. Tali nubi ancora oggi persistono su Marte e, se fossero più spesse, potrebbero intrappolare abbastanza calore da sciogliere neve e ghiaccio. O forse le date di formazione del fiume sono sbagliate, il che potrebbe significare che i canali si siano formati in un tempo precedente quando un’atmosfera più densa riscaldava il manto nevoso di Marte.

Kite riconosce che senza stime migliori della profondità del canale o delle dimensioni dei sedimenti del canale, è difficile stabilire con precisione quanta acqua vi defluisse all’epoca. Neanche la larghezza può dire tanto, concorda Howard, sottolineando che questa misura potrebbe aumentare leggermente le stime, dal momento che il flusso di un determinato fiume potrebbe non estendersi su tutto il canale.
Tuttavia, sulla base delle informazioni disponibili, “ritengo che le premesse di base e le conclusioni che si stanno traendo – sull’esistenza di scarichi abbastanza voluminosi – siano realistiche”, afferma Howard.

Kite fa notare che gli scienziati potrebbero ottenere presto anche maggiori indizi. Infatti è in programma l’atterraggio del rover Mars 2020 nel cratere di Jezero, contenente uno di questi delta di fiume di fase avanzata. Il rover potrà fotografare i sedimenti e aiutare gli scienziati a determinare la quantità d’acqua versata nel cratere. Ma l’unica soluzione definitiva, anche se irrealistica, sarebbe quella di inviare un orbiter indietro di miliardi di anni per controllare la superficie agitata del Pianeta Rosso.

Come dice Howard con una risata, “questo eliminerebbe tutte le polemiche e anche l’interesse nel tentare di trovare una soluzione partendo dalle scarse prove che abbiamo al momento. Così la scienza sarebbe meno interessante.”

Elementi potenzialmente favorevoli allo sviluppo della vita

Nel marzo del 2004 la sonda Mars Express ha rilevato la presenza di metano nell’atmosfera di Marte e, siccome questo gas può persistere solo per poche centinaia di anni, essa viene spiegata solamente attraverso un processo vulcanico o geologico non identificato, o con la presenza di certe forme di vita estremofile; altri hanno spiegato che il minerale chiamato olivina, in presenza di acqua, potrebbe essere stato convertito in serpentino e questo fenomeno potrebbe essere accaduto in qualche luogo nel sottosuolo di Marte ed aver liberato abbastanza metano, da poter essere rilevato dalle sonde. Ancora, il Mars Express nel febbraio 2005 ha segnalato la presenza di formaldeide, altro indizio di presenza di vita microbica.

Nel giugno del 2008 la missione Phoenix ha testimoniato la presenza di acqua allo stato solido sul pianeta rosso. Phoenix ha lavorato su terreni vecchi di 50.000 e forse un milione di anni, sperando di trovare prove che un tempo il clima di Marte fosse stato più caldo.

Nel 2013 un gruppo di scienziati guidati dal professore di Oxford Bernard Wood hanno dichiarato che, 4 miliardi di anni fa, Marte era provvisto di un’atmosfera ricca d’ossigeno. Il gruppo, dopo aver messo a confronto meteoriti provenienti da marte e rocce esaminate dai rover, hanno rilevato evidenti segni di ossigenazione, tuttavia non è certo se sia frutto di un processo biologico o di una reazione chimica.

Bisogna considerare anche che la vicinanza tra la Terra e Marte potrebbe aver contribuito a diffondere la vita da un pianeta all’altro. Infatti molte creature terrestri (batteri ed organismi unicellulari come la Haloarchaea, spore e i tardigradi o orsetti d’acqua) potrebbero sopravvivere nello spazio per lunghi periodi di tempo e raggiungere, spinti dal vento solare, Marte. Tutto sommato sono molti gli organismi che vivono una parte del loro ciclo vitale negli strati alti dell’atmosfera: si tratta per lo più di organismi unicellulari, spore di muschi, funghi e licheni, alcuni ragni microscopici ed altri organismi nani, la maggior parte dei quali è adatta ad ambienti estremi solo per una, più o meno breve, fase del ciclo vitale e deve poi ritornare negli strati bassi dell’atmosfera per riprodursi o crescere; ve ne sono comunque alcuni in grado di vivere la loro intera esistenza negli strati alti dell’atmosfera. La maggior parte di loro morirebbe abbastanza “rapidamente” (i tardigradi resistono per circa un decennio, le spore forse per qualcosa di più) in mancanza di acqua liquida, oppure non potrebbero risvegliarsi dal torpore e sopravvivere con il livello di radiazioni marziane. In milioni e milioni di anni una colonizzazione sarebbe però possibile; una volta sopravvissuti, gli organismi potrebbero rapidamente adattarsi alle condizioni del pianeta e sfruttare gli habitat disponibili (per esempio quelli sotterranei: nessun microbo terrestre potrebbe vivere in superficie su Marte, ma basta un millimetro di terreno sabbioso per proteggerli dalle radiazioni). D’altro canto anche qualche chilometro sotto la superficie della Terra è stata di recente scoperta una ricca biosfera di microrganismi capace di adattarsi a condizioni estreme che potrebbero trovare un analogo sotto la superficie di Marte.

Un’ulteriore possibilità (come pubblicato nella ricerca di Adam Johnson et al. su Icarus, 2010) è la contaminazione di Marte da parte di organismi terrestri, importati dalle sonde che hanno raggiunto il pianeta negli ultimi decenni e che potrebbero essere state imperfettamente sterilizzate, oppure non essere state sterilizzate affatto. Le dure condizioni di vita nello spazio e sulla superficie di Marte sterilizzerebbero autonomamente le sonde dalla maggior parte dei microrganismi, ma non da tutti, in particolar modo da alcuni estremofili come l’Haloarchaea; questo però difficilmente porterebbe alla diffusione di questi organismi su Marte: per esempio l’Haloarchaea vive nelle saline e, pur sopravvivendo egregiamente sia al viaggio che alla permanenza, non avrebbe possibilità di nutrirsi e non potrebbe riprodursi in assenza di acqua liquida e salata.

Comunicati ufficiali

Il 7 giugno 2018 la NASA lancia un importante comunicato: su Marte ci sono molecole organiche e il metano nell’atmosfera varia ciclicamente, requisiti per avere ospitato in passato la vita e forse per accoglierla tuttora

La presenza di molecole organiche e metano non sono ancora la prova certa della vita, ma indicano una forte probabilità che tre miliardi e mezzo di anni fa sul pianeta ci fossero tutti gli elementi necessari per poterla ospitare.

Per Chris Webster del Jet Propulsion Laboratory (Jpl) della Nasa “Marte avrebbe potuto ospitare la vita in passato. Guardiamo con speranza al futuro, in cerca di ulteriori risultati. Ci vorrà ancora del tempo prima di capire se l’origine del metano è biologica”.

Referenze

  1.  NASA Finds Ancient Organic Material, Mysterious Methane on Mars, su NASA/JPL. 
  2. National Geographic – Su Marte i fiumi presenti forse più a lungo di quanto si pensi di Maya Wei-Haas
  3. Mars had an oxygen-rich atmosphere four billion years ago, su The Guardian, 19 giugno 2013.
  4. Nel cuore della Terra c’è una biosfera oscura: scoperti organismi assurdi, su scienze-fanpage-it.cdn.ampproject.org. 
  5. NASA’s Curiosity finds new water evidence in possible cracked mud, su Engadget.
  6. Marte, trovate molecole organiche. Forse possibile la vita – Scienza & Tecnica, in ANSA.it, 7 giugno 2018.

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