Amici della Scienza

Metano su Marte: verso la soluzione del mistero

Il metano su Marte potrebbe essere originato da processi geologici, ma anche da attività biologiche. E considerando che la sua persistenza dura circa 400 anni, la sua origine dovrebbe essere recente. Si tratta di uno degli interrogativi più importanti per gli scienziati che stanno studiando il pianeta.

I ricercatori però non vogliono smentire quanto osservato in precedenza. Utilizzando strumenti e tecniche diverse i dati potrebbero essere in qualche modo concordanti. Quello che si vorrà fare in futuro è di coordinare le varie missioni marziane per avere più“punti di vista” sullo stesso fenomeno e venire a capo del mistero.

In dettaglio

ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO), la sonda europea realizzata in collaborazione con Roskosmos e operativa in orbita marziana da oltre due anni, continua lo studio dettagliato dell’atmosfera del pianeta rosso e inaspettatamente rileva ozono e anidride carbonica nell’infrarosso, laddove invece ci si aspettava di trovare il metano.

La scoperta è stata effettuata dallo strumento ACS (Atmospheric Chemistry Suite) di realizzazione russa che, insieme al Nadir and Occultation for Mars Discovery (NOMAD), è uno dei due spettrometri di bordo.

Grafico con le linee spettrali delle analisi. A sinistra si notano quelle nuove dell’anidride carbonica, mentre quelle dell’ozono sono a destra. I picchi si riferiscono al vapore acqueo. Credit: K. Olsen et al. (2020).
Grafico con le linee spettrali delle analisi. A sinistra si notano quelle nuove dell’anidride carbonica, mentre quelle dell’ozono sono a destra. I picchi si riferiscono al vapore acqueo. Credit: K. Olsen et al. (2020).

«Queste rilevazioni sono sicuramente sorprendenti e allo stesso tempo un rompicapo», ha affermato Kevin Olsen dell’University of Oxford (GB). «Sono localizzate nelle esatte lunghezze d’onda in cui ci aspettavamo di vedere forti segnali della presenza di metano. Prima di oggi questa caratteristica dell’anidride carbonica nell’infrarosso era totalmente sconosciuta ed è anche la prima volta che l’ozono viene identificato in questa regione dell’infrarosso».

L’Atmospheric Chemistry Suite con i suoi moduli: NIR, spettrometro nel vicino infrarosso; MIR, nel medio infrarosso; TIRVIM, nel lontano infrarosso; BE, modulo di gestione. Fonte, ESA.
L’Atmospheric Chemistry Suite con i suoi moduli: NIR, spettrometro nel vicino infrarosso; MIR, nel medio infrarosso; TIRVIM, nel lontano infrarosso; BE, modulo di gestione. Fonte, ESA.

L’atmosfera marziana è dominata dall’anidride carbonica (95,32%), mentre l’ozono, come sulla Terra, è presente nell’alta atmosfera dove funge da schermo per le radiazioni. In passato altre missioni robotiche ne hanno rilevato la presenza nell’ultravioletto, ma mai con la precisione e sensibilità di ACS che, lavorando su tre canali ha la capacità di analizzare i componenti dell’atmosfera nel vicino (0,7 – 1,7 µm), medio (2,2 – 4,4 µm) e lontano infrarosso (1,7 – 17 µm).

Il mistero del metano

Uno degli obbiettivi primari di TGO è sicuramente la caratterizzazione del metano atmosferico che, come sulla Terra, può essere indicativo di attività biologica e geologica.

Sulla Terra la concentrazione del metano atmosferico è pari a 1800 parti per miliardo in volume (ppmv), di cui il 95% deriva da processi biologici (batteri, allevamenti animali e attività umane). Il 5% restante è stato prodotto milioni o miliardi di anni fa, rimasto intrappolato nel sottosuolo e liberato da eventi geologici. Dato che il metano, distrutto dalla radiazione solare, ha una vita di poche centinaia di anni, la sua presenza è indice di processi relativamente recenti.

metano su marte
Infografica con tutte le passate misurazioni del metano nell’atmosfera marziana. Credit: ESA.

Le rilevazioni passate del metano marziano hanno dato risultati controversi, la sua presenza è risultata sporadica e molto variabile nel luogo di misurazione e nel tempo.
I risultati forniti da TGO in questi due anni sono i più accurati e globali mai ottenuti e indicano un limite superiore di 0,05 ppmv, fino a 100 volte inferiore ai valori registrati in passato.

Il metano potrebbe essere prodotto all’interno del pianeta e la sua migrazione e fuoriuscita nell’atmosfera potrebbe avvenire solo in certe zone geologicamente idonee, specialmente dove esistono faglie e fratture nelle rocce.

metano su marte
Schema ipotetico del ciclo del metano su Marte. Credit: ESA.

Secondo Aleksandr Trochimovskij, dell’Istituto Russo di Ricerche Spaziali, rilevare la firma dell’anidride carbonica e dell’ozono dove ci si aspettava il metano è decisamente una svolta.
«Questo potrebbe chiarire le precedenti e divergenti misurazioni del metano nell’atmosfera marziana».
Al posto di disputarsi la bontà dei diversi valori registrati, il team di ricerca di TGO e delle altre sonde precedenti avranno quindi la possibilità di riprendere i dati passati e analizzarli alla luce di queste due nuove scoperte.

Ipotesi su come svanisce il metano su Marte

Che Marte un tempo possa esser stato un luogo favorevole alla vita è ormai un argoment0 noto ai più. Le tracce di metano osservate nell’atmosfera del mondo rosso non sono altro che la ‘’firma biologia’ del pianeta, che tutt’ora si pensa possa ospitare forme di vita.

Ma fin dalle prime rilevazioni, condotte circa quindici anni fa, le misurazioni del gas non sono state mai ottenute in modo continuativo. Il metano marziano sembra apparire e scomparire velocemente, suggerendo la presenza di un meccanismo di distruzione in grado di rimuovere efficientemente tale gas dall’atmosfera. Diversi meccanismi sono già stati proposti e alcuni di questi sembrano essere in grado di spiegare le variazioni spazio-temporali osservate.

Alcuni ricercatori considerano plausibile la variabilità della presenza di metano nell’atmosfera marziana. Il gas potrebbe essere prodotto all’interno del pianeta e potrebbe fuoriuscire solo da diverse zone dove sono presenti fratture, ad esempio.

metano su marte

Secondo un nuovo studio condotto dai ricercatori dell’Università di Aarhus, le cause della rapida scomparsa del gas dall’atmosfera del mondo rosso sarebbero dovute ad alcuni processi chimico-fisici del terreno marziano.

Dopo aver riprodotto in laboratorio le condizioni atmosferiche del pianeta, il team ha osservato gli effetti dell’erosione sui minerali che caratterizzano il terreno di Marte, come il basalto e il plagioclasio. Dallo studio è emerso che questi minerali a contatto con l’atmosfera tendono a ossidarsi e il gas durante il processo di erosione viene ionizzato. Il metano ionizzato, dunque, reagirebbe a contatto con le superfici minerali legandosi a loro.

Questo meccanismo potrebbe quindi spiegare la ‘migrazione’ del gas dall’atmosfera al terreno marziano. I risultati, pubblicati su Icarus, mostrano inoltre che questi processi potrebbero portare alla formazione di sostanze chimiche molto tossiche per gli organismi viventi, inclusi i batteri. Lo studio pone dunque un nuovo interrogativo sulla presenza – passata o presente – di forme di vita sulla superficie marziana che potrà trovare risposta solo con la futura missione ExoMars 2020.

 

Riferimenti e approfondimenti

  1. First detection of ozone in the mid-infrared at Mars: implications for methane detection” by K. S. Olsen et al. (2020) are published in Astronomy & Astrophysics.
  2. First observation of the magnetic dipole CO2 absorption band at 3.3 μm in the atmosphere of Mars by the ExoMars Trace Gas Orbiter ACS instrument” by A. Trokhimovskiy et al. (2020) are published in Astronomy & Astrophysics.
  3. Amici della Scienza
0 0 vote
Article Rating
Summary
Metano su Marte: verso la soluzione del mistero
Article Name
Metano su Marte: verso la soluzione del mistero
Description
Il metano su Marte potrebbe essere originato da processi geologici, ma anche da attività biologiche. E considerando che la sua persistenza dura circa 400 anni
Admin
Amici della Scienza
Amici della Scienza
https://www.focusuniverse.com/wp-content/uploads/2020/05/cats-1.png
Subscribe
Notificami
guest
0 Commenti
Inline Feedbacks
View all comments
Translate »
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x