Gli scienziati dell’atmosfera si entusiasmano un pò di più con ogni nucleo roccioso che il rover Perseverance Mars della NASA sigilla nei suoi tubi campione in titanio, che vengono raccolti per l’eventuale consegna sulla Terra come parte della campagna Mars Sample Return. Finora ne sono stati sequestrati ventiquattro:
La maggior parte di questi campioni sono costituiti da nuclei di roccia o regolite (rocce rotte e polvere) che potrebbero rivelare informazioni importanti sulla storia del pianeta e sulla presenza di vita microbica miliardi di anni fa. Ma alcuni scienziati sono altrettanto entusiasti della prospettiva di studiare lo “spazio di testa”, ovvero l’aria nello spazio extra attorno al materiale roccioso, nei tubi. Vogliono saperne di più sull’atmosfera marziana, che è composta principalmente da anidride carbonica ma potrebbe includere anche tracce di altri gas che potrebbero essere stati presenti sin dalla formazione del pianeta. “I campioni d’aria provenienti da Marte ci direbbero non solo del clima e dell’atmosfera attuali, ma di come sono cambiati nel tempo“, ha affermato Brandi Carrier, scienziato planetario presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California. “Ci aiuterà a capire come si evolvono i climi diversi dal nostro”.
Il valore dello spazio di testa:
Tra i campioni che potrebbero essere portati sulla Terra c’è un tubo riempito esclusivamente con gas depositato sulla superficie marziana come parte di un deposito di campioni. Ma la maggior parte del gas raccolto dal rover si trova nello spazio di testa dei campioni di roccia. Questi sono unici perché il gas interagirà con il materiale roccioso all’interno dei tubi per anni prima che i campioni possano essere aperti e analizzati nei laboratori sulla Terra. Ciò che gli scienziati riusciranno a ricavare da loro permetterà di comprendere meglio quanto vapore acqueo aleggia vicino alla superficie marziana, un fattore che determina perché il ghiaccio si forma dove si trova sul pianeta e come il ciclo dell’acqua di Marte si è evoluto nel tempo. Gli scienziati vogliono anche una migliore comprensione dei gas in tracce presenti nell’aria di Marte. La cosa più allettante dal punto di vista scientifico sarebbe la rilevazione di gas nobili (come neon, argon e xeno), che sono così non reattivi che potrebbero essere rimasti immutati nell’atmosfera da quando si sono formati miliardi di anni fa. Se catturati, quei gas potrebbero rivelare se Marte inizialmente aveva un’atmosfera. (L’antico Marte aveva un’atmosfera molto più densa di quella odierna, ma gli scienziati non sono sicuri se sia sempre stata lì o se si sia sviluppata in seguito). Ci sono anche grandi domande su come l’antica atmosfera del pianeta possa essere paragonata a quella della Terra primordiale. Lo spazio di testa fornirebbe inoltre la possibilità di valutare la dimensione e la tossicità delle particelle di polvere, informazioni che aiuteranno i futuri astronauti su Marte. “I campioni di gas hanno molto da offrire agli scienziati di Marte”, ha affermato Justin Simon, geochimico del Johnson Space Center della NASA a Houston, che fa parte di un gruppo di oltre una dozzina di esperti internazionali che aiuta a decidere quali campioni raccogliere il rover. “Anche gli scienziati che non studiano Marte sarebbero interessati perché farà luce su come si formano ed evolvono i pianeti.”
Campioni d’aria dell’Apollo:
Nel 2021, un gruppo di ricercatori planetari, tra cui scienziati della NASA, ha studiato l’aria portata dalla Luna in un contenitore d’acciaio dagli astronauti dell’Apollo 17 circa 50 anni prima. “La gente pensa che la Luna sia priva di aria, ma ha un’atmosfera molto tenue che interagisce con le rocce della superficie lunare nel tempo“, ha detto Simon, che studia una varietà di campioni planetari alla Johnson. “Ciò include i gas nobili che fuoriescono dall’interno della Luna e si raccolgono sulla superficie lunare”. Il modo in cui il team di Simon ha estratto il gas per lo studio è simile a quello che si potrebbe fare con i campioni d’aria di Perseverance. Innanzitutto, mettono il contenitore precedentemente non aperto in un contenitore ermetico. Quindi hanno perforato l’acciaio con un ago per estrarre il gas in una trappola fredda, essenzialmente un tubo a forma di U che si estende in un liquido, come l’azoto, con un basso punto di congelamento. Modificando la temperatura del liquido, gli scienziati hanno catturato alcuni dei gas con punti di congelamento più bassi sul fondo della trappola fredda. “Ci sono forse 25 laboratori nel mondo che manipolano il gas in questo modo”, ha detto Simon. Oltre a essere utilizzato per studiare l’origine dei materiali planetari, questo approccio può essere applicato ai gas delle sorgenti termali e a quelli emessi dalle pareti dei vulcani attivi, ha aggiunto. Naturalmente, queste fonti forniscono molto più gas di quello che Perseverance ha nelle sue provette di campionamento. Ma se un singolo tubo non trasporta abbastanza gas per un particolare esperimento, gli scienziati su Marte potrebbero combinare i gas di più tubi per ottenere un campione aggregato più grande: un altro modo in cui lo spazio di testa offre un’opportunità in più per la scienza.
Maggiori informazioni sulla missione:
Un obiettivo chiave della missione di Perseverance su Marte è l’astrobiologia, inclusa la ricerca di segni di antica vita microbica. Il rover sta anche caratterizzando la geologia del pianeta e il clima del passato, aprendo la strada all’esplorazione umana del Pianeta Rosso. JPL, gestito per la NASA da Caltech a Pasadena, in California, ha costruito e gestisce le operazioni del rover Perseverance.
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