Inequivocabili aumenti di concentrazione di metano nell’atmosfera marziana. E’ quanto rilevato dallo spettrometro laser sintonizzabile dello strumento SAM (Sample Analysis at Mars) a bordo del rover della NASA Curiosity, a seguito di un’esaustiva analisi di dati ottenuti nell’arco di 605 giorni marziani (chiamati SOL).
La scoperta è stata presentata in un articolo scritto dal team scientifico del Mars Science Laboratory, recentemente pubblicato sulla rivista Science, e mette fine ad una lunga controversia circa la presenza di metano su Marte. Tale controversia, iniziata più di dieci anni fa con misurazioni ottenute da telescopi terrestri, si era intensificata a seguito delle osservazioni effettuate da satelliti, alcune delle quali presentavano risultati contraddittori.
Questi nuovi e inconfutabili dati aprono la strada a nuove ricerche, che potrebbero identificare le sorgenti di questo gas (ad esempio qualche tipo di attività biologica) e i meccanismi attraverso i quali il gas viene eliminato con tali velocità.
Il rover Curiosity ha rilevato variazioni di metano sulla superficie di Marte. Crediti: NASA
A partire dal primo annuncio del Canada-Francia-Hawaii Telescope di Mauna Kea dell’osservazione di metano nell’atmosfera marziana, sono state condotte molte altre misurazioni con una gran varietà di strumenti, sia da Terra che da missioni satellitari come Mars Express e Mars Global Surveyor.
Dal momento che il metano può essere prodotto da attività biologica – in pratica tutto il metano presente nell’atmosfera terrestre ha questa origine – queste osservazioni avevano creato grandi aspettative circa la natura del metano marziano.
Le osservazioni, tuttavia, sembravano contraddittorie. Alcune suggerivano una distribuzione limitata nello spazio e nel tempo, con una sorgente nell’emisfero nord e picchi di concentrazione durante i mesi estivi. Questi fatti erano inspiegabili seguendo i modelli di circolazione generale e fotochimica attualmente utilizzati per definire il comportamento dell’atmosfera marziana.
Stando a questi modelli, se esistesse davvero metano su Marte, dovrebbe rimanerci per un tempo medio di 300 anni, e durante questo periodo dovrebbe essere omogeneamente distribuito lungo l’atmosfera. Siccome non abbiamo un modello che ci permetta di tenere conto della sua formazione, localizzazione e improvvisa sparizione, ogni osservazione veniva messa in dubbio e i risultati ottenuti venivano attribuiti a falsi positivi degli strumenti utilzzati. Tali strumenti, in effetti, lavoravano al limite delle loro capacità e i valori di concentrazione del gas che fornivano erano dell’ordine di qualche parte per miliardo su unità di volume (ppbv).
«In questo contesto, quando eravamo ormai sicuri che i dati raccolti fino ad quel momento erano quantomeno approssimativi, se non addirittura inutili, le speranze di saperne qualcosa di più risiedevano nella capacità dello strumento SAM di ottenere misurazioni più precise», ha dichiarato Francisco Javier Martín-Torres dell’Andalusian Institute of Earth Sciences.
Grazie al suo spettrometro laser sintonizzabile, SAM ha rilevato livelli basali di concentrazione di metano attorno a 0.7 ppbv, e ha osservato un episodio di aumento fino a dieci volte questo valore (circa 7 ppbv) durante un periodo di 60 sol, o giorni marziani.
Le nuove osservazioni sono basate su dati acquisiti in quasi un anno marziano (circa due anni terrestri), ovvero la durata nominale della missione. Durante questo periodo Curiosity ha esaminato circa 8 km del bacino del cratere Gale.
Tale periodo comprende tutto il ciclo completo delle stagioni marziane, i dati ambientali raccolti dalla stazione meteorologica REMS (Rover Environmental Monitoring Station) ha permesso di stabilire possibili correlazioni con i parametri ambientali misurati dallo strumento: umidità relativa, temperatura e opacità atmosferica. I dati sull’opacità atmosferica sono stati ottenuti sia col rivelatore ad ultravioletti di REMS sia con MastCam, la camera di Curiosity, utilizzata come supporto per le indagini in atmosfera.
Lo strumento REMS è stato sviluppato e utilizzato scientificamente da ricercatori spagnoli, alcuni dei quali fanno parte del team che ha condotto questa importante ricerca. L’ipotetica esistenza di variazioni stagionali nella concentrazione di metano in correlazione con alcune variabili ambientali, comunque, potrà essere confermata soltanto da misurazioni future orientate a stabilire quali fattori possano determinare l’emissione sporadica e successiva diminuzione di questo gas su Marte. Per quanto riguarda la distribuzione spaziale di questi sbuffi di metano, i ricercatori hanno concluso che sarebbero generati da episodi deboli e brevi, in luoghi molto specifici.
Lo spettrometro laser di SAM osserva in due canali nella regione dell’infrarosso, più precisamente il primo si trova attorno a 2.7 μm di lunghezza d’onda e il secondo a 3.27 μm. Il secondo canale è specificamente pensato per la rilevazione di metano. Ha una risoluzione di 0.0002 cm-1, che permette di rilevare il metano attraverso la sua impronta spettrografica di tre linee molto ben definite, e la procedura applicata (l’assorbimento della luce laser attraverso un campione contenuto in una cella chiusa) “è semplice, non invasiva e sensibile”, come vanta lo stesso articolo.
La cella di contenimento può essere riempita di gas ambientali marziani, o portata nella condizione di vuoto per ottenere misure contrastanti, come quelle ottenute aumentando artificialmente alcune concentrazioni. “Questo ci permette di avere dei margini molto ridotti di errore e garantisce l’accuratezza dei risultati, che possono essere considerati del tutto conclusivi”, ha detto Martín-Torres.
Secondo il ricercatore spagnolo le nuove domande poste da questi risultati superano di gran lunga le risposte che fornisce. “È una scoperta che chiude per sempre la questione della presenza di metano nell’atmosfera marziana, ma che pone anche altre domande, più complesse e difficili da chiarire, come ad esempio la natura delle sue sorgenti. Noi crediamo che possano risiedere in una o due sorgenti addizionali, che non erano state contemplate dai modelli fino ad ora. Tra queste sorgenti non dobbiamo escludere la metanogenesi biologica. Un’altra nuova domanda riguarda la bizzarra evoluzione del metano nell’atmosfera marziana dopo la sua emissione. Entrambe le domande dovrebbero essere affrontate con nuovi strumenti progettati allo scopo mirato di trovare queste risposte”.
Il nuovo arrivato MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) della NASA fornirà immediatamente continuità nello studio di questi argomenti. Nel futuro prossimo, il Trace Gas Orbiter, sviluppato congiuntamente dall’ESA e dall’Agenzia Spaziale Russa (Ruscosmos), misurerà la concentrazione di metano su larga scala, permettendo di stabilire un unico contesto entro cui inquadrare i risultati ottenuti e di approfondire le nostre conoscenze sulle dinamiche del metano su Marte.