Per la prima volta nella storia dell’esplorazione spaziale, gli scienziati hanno misurato i cambiamenti stagionali nei gas che riempiono l’aria direttamente sopra la superficie del cratere Gale su Marte. Di conseguenza, hanno notato qualcosa di sconcertante:
l’ossigeno, il gas che molte creature della Terra usano per respirare, si comporta in un modo che finora gli scienziati non sono in grado di spiegare attraverso alcun processo chimico noto. Nel corso di tre anni di Marte (o quasi sei anni terrestri) uno strumento nel laboratorio di chimica portatile Sample Analysis at Mars (SAM) all’interno del ventre del rover Curiosity della NASA ha inalato l’aria del Gale Crater e ne ha analizzato la composizione. I risultati emessi da SAM hanno confermato la composizione dell’atmosfera marziana in superficie: 95% in volume di anidride carbonica (CO 2 ), 2,6% di azoto molecolare (N 2 ), 1,9% di argon (Ar), 0,16% di ossigeno molecolare (O 2 ) e 0,06% di monossido di carbonio (CO). Hanno anche rivelato come le molecole nell’aria marziana si mescolano e circolano con i cambiamenti della pressione atmosferica durante tutto l’anno. Questi cambiamenti sono causati quando CO 2il gas si congela sui poli in inverno, abbassando così la pressione dell’aria in tutto il pianeta in seguito alla ridistribuzione dell’aria per mantenere l’equilibrio di pressione. Quando la CO 2 evapora in primavera e in estate e si mescola su Marte, aumenta la pressione dell’aria.
All’interno di questo ambiente, gli scienziati hanno scoperto che l’azoto e l’argon seguono uno schema stagionale prevedibile, aumentando e diminuendo la concentrazione nel cratere Gale durante tutto l’anno rispetto alla quantità di CO 2 presente nell’aria. Si aspettavano che l’ossigeno facesse lo stesso. Ma non è stato così. Invece, la quantità di gas nell’aria è aumentata durante la primavera e l’estate fino al 30%, per poi tornare ai livelli previsti dalla chimica nota in autunno. Questo schema si ripeteva ogni primavera, anche se la quantità di ossigeno aggiunta all’atmosfera variava, il che implicava che qualcosa lo produceva e poi lo portava via. Grafico:
La prima volta che l’abbiamo visto, è stato semplicemente sbalorditivo”, ha detto Sushil Atreya , professore di scienze del clima e dello spazio presso l’Università del Michigan ad Ann Arbor. Atreya è coautore di un articolo su questo argomento pubblicato il 12 novembre nel Journal of Geophysical Research: Planets. Non appena gli scienziati hanno scoperto l’enigma dell’ossigeno, gli esperti di Marte si sono messi al lavoro cercando di spiegarlo. Per prima cosa hanno controllato due volte e tre volte l’accuratezza dello strumento SAM che hanno usato per misurare i gas: lo spettrometro di massa quadrupolare. Lo strumento andava bene. Hanno considerato la possibilità che le molecole di CO 2 o acqua (H 2 O) possano aver rilasciato ossigeno quando si sono frantumate nell’atmosfera, determinando un aumento di breve durata. Ma ci vorrebbero cinque volte più acqua sopra Marte per produrre ossigeno extra e CO 2si rompe troppo lentamente per generarlo in un tempo così breve. E la diminuzione dell’ossigeno? È possibile che la radiazione solare abbia suddiviso le molecole di ossigeno in due atomi che sono volati via nello spazio? No, hanno concluso gli scienziati, poiché ci vorrebbero almeno 10 anni prima che l’ossigeno possa scomparire attraverso questo processo. “Stiamo lottando per spiegare questo”, ha detto Melissa Trainer , uno scienziato planetario presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, che ha guidato questa ricerca. “Il fatto che il comportamento dell’ossigeno non sia perfettamente ripetibile in ogni stagione ci fa pensare che non sia un problema che ha a che fare con le dinamiche atmosferiche. Deve essere una fonte chimica e un pozzo di cui non possiamo ancora tenere conto”.
Per gli scienziati che studiano Marte, la storia dell’ossigeno è curiosamente simile a quella del metano. Il metano è costantemente nell’aria all’interno del cratere Gale in quantità così piccole (0,00000004% in media) che è appena percettibile anche dagli strumenti più sensibili su Marte. Tuttavia, è stato misurato dallo spettrometro laser sintonizzabile di SAM. Lo strumento ha rivelato che mentre il metano sale e scende stagionalmente, aumenta in abbondanza di circa il 60% nei mesi estivi per ragioni inspiegabili. (In effetti, anche il metano aumenta in modo casuale e drammatico . Gli scienziati stanno cercando di capire il motivo.) Con le nuove scoperte sull’ossigeno in mano, il team di Trainer si chiede se una chimica simile a ciò che guida le variazioni stagionali naturali del metano possa anche guidare quelle dell’ossigeno. Almeno occasionalmente, i due gas sembrano fluttuare in tandem. “Stiamo iniziando a vedere questa allettante correlazione tra metano e ossigeno per buona parte dell’anno Marte”, ha detto Atreya. “Penso che ci sia qualcosa da fare. Non ho ancora le risposte. Nessuno fa.” Altro grafico:
Ossigeno e metano possono essere prodotti sia biologicamente (dai microbi, per esempio) che abioticamente (dalla chimica relativa all’acqua e alle rocce). Gli scienziati stanno prendendo in considerazione tutte le opzioni, sebbene non abbiano prove convincenti di attività biologica su Marte. Curiosity non ha strumenti che possano dire con certezza se la fonte del metano o dell’ossigeno su Marte è biologica o geologica. Gli scienziati si aspettano che le spiegazioni non biologiche siano più probabili e stanno lavorando diligentemente per comprenderle appieno.
Il team dell’allenatore ha considerato il suolo marziano come una fonte di ossigeno extra primaverile. Dopotutto, è noto per essere ricco dell’elemento, sotto forma di composti come il perossido di idrogeno e i perclorati. Un esperimento sui lander vichinghi ha mostrato decenni fa che il calore e l’umidità potevano rilasciare ossigeno dal suolo marziano. Ma quell’esperimento si è svolto in condizioni molto diverse dall’ambiente primaverile marziano, e non spiega la caduta di ossigeno, tra gli altri problemi. Anche altre possibili spiegazioni non si sommano per ora. Ad esempio, la radiazione ad alta energia del suolo potrebbe produrre O 2 in più nell’aria, ma ci vorrebbe un milione di anni per accumulare abbastanza ossigeno nel suolo per tenere conto della spinta misurata in una sola primavera, riportano i ricercatori nel loro articolo . “Non siamo ancora stati in grado di elaborare un processo che produca la quantità di ossigeno di cui abbiamo bisogno, ma pensiamo che debba essere qualcosa nel suolo superficiale che cambia stagionalmente perché non ci sono abbastanza atomi di ossigeno disponibili nell’atmosfera per creare il comportamento che vediamo “, ha detto Timothy McConnochie , assistente ricercatore presso l’Università del Maryland a College Park e un altro coautore dell’articolo.
Gli unici veicoli spaziali precedenti con strumenti in grado di misurare la composizione dell’aria marziana vicino al suolo erano i gemelli lander Viking della NASA, che arrivarono sul pianeta nel 1976. Gli esperimenti vichinghi coprivano solo pochi giorni marziani, tuttavia, non potevano rivelare modelli stagionali dei diversi gas. Le nuove misurazioni SAM sono le prime a farlo. Il team SAM continuerà a misurare i gas atmosferici in modo che gli scienziati possano raccogliere dati più dettagliati durante ogni stagione. Nel frattempo, Trainer e il suo team sperano che altri esperti di Marte lavoreranno per risolvere il mistero dell’ossigeno. “Questa è la prima volta in cui vediamo questo comportamento interessante in più anni. Non lo capiamo completamente “, ha detto Trainer. “Per me, questa è una chiamata aperta a tutte le persone intelligenti là fuori che sono interessate a questo: guarda cosa puoi inventare.” Fonte:
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