Marte. Crediti: Grist/Nasa
Tanto tempo fa, su quello che adesso appare un arido pianeta rosso privo di vita, sembra ci fosse acqua allo stato liquido: vigorosi fiumi probabilmente solcavano la sua superficie, lasciando nei loro letti ciottoli perfettamente levigati, e grandi oceani ricoprivano il pianeta. Ma nessuno di noi era là, a testimoniare questa abbondanza o a misurare la composizione dell’atmosfera che l’avrebbe permessa. Tuttavia, oggi gli scienziati hanno ideato nuovi strumenti analitici per venire a capo dell’enigmatica storia dell’atmosfera marziana, e capire se un tempo sul pianeta rosso vi fossero le condizioni adatte alla vita. Un dettagliato studio in proposito è stato pubblicato sulla rivista Science Advances, e potrebbe aiutare gli astrobiologi a capire l’alcalinità, il pH e il contenuto di azoto delle acque che anticamente solcavano la superficie di Marte e, di conseguenza, la composizione dell’antica atmosfera del pianeta in termini di anidride carbonica.
Oggi Marte è troppo freddo per possedere acqua liquida sulla sua superficie, che è un requisito indispensabile per ospitare la vita così come la conosciamo. «La domanda che guida le nostre ricerche non è se ci sia o meno vita su Marte adesso, bensì se ci sia stata miliardi di anni fa, cosa che sembra significativamente più probabile», spiega Tim Lyons, professore di biogeochimica dell’Università della California Riverside (Ucr). «Esistono infatti prove schiaccianti che Marte avesse, circa 4 miliardi di anni fa, oceani di acqua liquida».
In particolare, ciò che gli astrobiologi si chiedono è come sia stata possibile la presenza di acqua liquida, a quei tempi. Il pianeta rosso è più lontano dal Sole rispetto alla Terra e miliardi di anni fa il Sole aveva generato meno calore di quanto non abbia fatto oggi. «Per aver reso il pianeta abbastanza caldo da riuscire ad avere acqua liquida sulla sua superficie, la sua atmosfera avrebbe probabilmente avuto bisogno di un’immensa quantità di gas serra, in particolare di anidride carbonica», spiega Chris Tino, co-autore dell’articolo.
Con un diametro di 26 km, il contorno del cratere si può riconoscere nell’immagine come un semi-cerchio, delineato dalla foresta verde scuro a sud. La città medioevale di Nördlingen è stata costruita all’interno di questa depressione. Il centro storico, con una larghezza di circa 1 km, appare come un cerchio di colore rossastro, visibile con i suoi tetti rossi circondati dalle mura. Oggi la città è conosciuta anche per aver fatto da sfondo alla versione originale del film “Willy Wonka e la Fabbrica di Cioccolato”. Crediti: Esa, Copernicus Sentinel (2018), Cc By-Sa 3.0 Igo
Dal momento che non è possibile andare indietro nel tempo di miliardi di anni per campionare il contenuto di anidride carbonica nell’atmosfera di Marte, il team ha ipotizzato che un analogo sito sulla Terra, la cui geologia e chimica presenti somiglianze con la superficie marziana, potrebbe fornire alcuni dei pezzi mancanti. Tale sito è stato identificato nel cratere di Nördlinger della Germania meridionale.
Formatosi circa 15 milioni di anni fa in seguito all’impatto di un meteorite, il cratere Ries presenta gli strati di rocce e minerali meglio conservati rispetto a qualsiasi altro punto sulla Terra. Il rover Mars 2020, in partenza il prossimo luglio, arriverà su un antico cratere strutturato in modo simile ed altrettanto ben conservato. Entrambi i luoghi presentavano acqua liquida nel loro lontano passato, rendendo comparabili le loro composizioni chimiche.
Secondo Tino, è improbabile che anticamente Marte avesse abbastanza ossigeno per ospitare forme di vita complesse come esseri umani o animali. Tuttavia, se l’antica acqua marziana avesse avuto un livello di pH neutro e fosse stata altamente alcalina, alcuni microrganismi avrebbero potuto sopravvivere. Queste condizioni implicano una quantità sufficiente di anidride carbonica nell’atmosfera – forse migliaia di volte più di quella che circonda oggi la Terra – per riscaldare il pianeta e rendere possibile l’esistenza dell’acqua liquida.
Mentre il pH misura la concentrazione di ioni idrogeno in una soluzione, l’alcalinità è una misura che dipende da diversi ioni e da come interagiscono per stabilizzare il pH. «I campioni di roccia del cratere di Ries hanno rapporti di isotopi di azoto che possono essere meglio interpretati con un pH elevato», dice la prima autrice dello studio, Eva Stüeken, della University of St. Andrews (Scozia). «Inoltre, i minerali negli antichi sedimenti ci dicono che anche l’alcalinità era molto elevata». Tuttavia, campioni marziani con indicatori minerali di un’alcalinità elevata e isotopi di azoto che indicano un pH relativamente basso, richiederebbero livelli estremamente elevati di anidride carbonica nell’atmosfera passata.
Le stime sull’anidride carbonica potrebbero aiutare a risolvere il mistero di come sia stato possibile che Marte, così lontano dal Sole, anticamente fosse abbastanza caldo da garantire l’esistenza di oceani superficiali e forse della vita. Non è ancora chiaro come sia stato possibile mantenere livelli così elevati di anidride carbonica e cosa avrebbe potuto vivere al di sotto di questi oceani. «Prima di questo studio, non si sapeva ancora che qualcosa di semplice come gli isotopi di azoto potesse essere usato per stimare il pH delle antiche acque su Marte; il pH è un parametro chiave nel calcolo dell’anidride carbonica nell’atmosfera», conclude Tino.
Rappresentazione artistica del rover Mars 2020 della Nasa che prossimamente esplorerà Marte e raccoglierà un campione di suolo dal cratere Jezero, che verrà riportato sulla Terra da missioni successive. Crediti: Nasa / Jpl-Caltech
Quando i campioni della missione Mars 2020 della Nasa verranno riportati sulla Terra, potrebbero essere analizzati per determinare i loro rapporti isotopici dell’azoto. Questi dati potrebbero confermare il sospetto che livelli molto elevati di anidride carbonica hanno reso possibile l’acqua liquida e forse anche alcune forme di vita microbica, molto tempo fa.
«Potrebbero essere necessari 10-20 anni prima che i campioni vengano riportati sulla Terra», conclude Lyons. «Ma sono lieto di sapere che forse abbiamo contribuito a definire una delle prime domande da porre una volta che questi campioni saranno distribuiti ai laboratori degli Stati Uniti e in tutto il mondo».
Per saperne di più:
- Leggi su Science Advances l’articolo “Nitrogen isotope ratios trace high-pH conditions in a terrestrial Mars analog site” di Eva E. Stüeken, Christopher Tino, Gernot Arp, Dietmar Jung and Timothy W. Lyons