Se esiste acqua liquida sulla superficie di Marte, è molto probabilmente sotto forma di una miscela salmastra con sali di clorato di magnesio, secondo nuovi esperimenti basati su scoperte fatte in precedenza dai lander Phoenix e Viking della NASA, così come il rover Curiosity.

Scienziati del Dipartimento di Scienze della Terra e dello Spazio dell'Università di Washington, Seattle, studiato miscele di acqua con sali noti per esistere su Marte, per capire quali erano più probabilmente liquidi sulla superficie di Marte. Gli esperimenti hanno confrontato la tensione di vapore e la capacità di assorbimento dell'acqua delle soluzioni saline. I risultati suggeriscono che l'acqua mescolata con clorato di magnesio avrebbe meno probabilità di evaporare o congelare su Marte rispetto all'acqua mista con clorato di sodio o di potassio. I risultati saranno presentati nel numero di settembre 2018 di Lettere di Scienze della Terra e dei Pianeti .

gas, liquidi e solidi

Il "punto triplo" di una sostanza è la temperatura e la pressione alle quali può coesistere in tutte e tre le fasi:gas, liquido e solido. Per l'acqua, il punto triplo si trova a 0,01 gradi Celsius (32 gradi Fahrenheit) e 6,12 millibar, o 0,6% della pressione atmosferica sulla superficie terrestre. In altre parole, si potrebbe immaginare un secchio d'acqua nel punto triplo, dove l'acqua esiste come ghiaccio che galleggia su uno strato di acqua liquida, con vapore acqueo appena sopra il ghiaccio che è sublimato o evaporato da esso. Il vapore a contatto con il ghiaccio esercita una pressione sul ghiaccio, che chiamiamo tensione di vapore.

Sebbene in alcune regioni equatoriali di Marte le condizioni ottimali possano essere appena al di sotto del punto triplo dell'acqua, per il resto del pianeta le temperature sono generalmente ben al di sotto del punto triplo. Quando la pressione atmosferica è inferiore alla pressione di vapore di un liquido, il liquido evapora. L'acqua pura evaporerebbe rapidamente sotto la sottile atmosfera marziana, che è circa l'1% di quello della Terra. soluzioni saline, però, non evaporare o congelare facilmente, e quindi sarebbe più probabile che rimanga liquido su Marte.

Capire quali combinazioni di sale e acqua hanno maggiori probabilità di rimanere liquide potrebbe aiutarci a dirci dove cercare prove di acqua liquida, e quindi forse la vita, sul pianeta rosso.

Le soluzioni saline sono igroscopiche, il che significa che sono bravi ad assorbire l'acqua. Alcuni sali potrebbero essere in grado di assorbire anche piccole quantità di acqua disponibile su Marte. Su Marte si trovano molti tipi diversi di sali, come cloruri, solfati, clorati, e perclorati. Questi possono essere trovati su tutta la superficie marziana, secondo i dati di varie missioni di lander e rover.

Nel 2008, l'analizzatore di gas evoluto termico (TEGA) del lander Phoenix, che faceva parte del suo laboratorio di chimica umida di bordo, trovato perclorati in campioni di suolo dalla regione polare nord di Marte, a concentrazioni dello 0,4-0,6%. Ciò ha incoraggiato gli scienziati a rianalizzare i dati dei campioni di suolo delle missioni del lander Viking, avvenuta negli anni Settanta.

La nuova analisi ha suggerito che il terreno trovato a Chryse e Utopia Planitiae dai lander vichinghi conteneva perclorati a una concentrazione inferiore o uguale allo 0,1%. Quindi, nel 2013, lo strumento Sample Analysis at Mars (SAM) del rover Curiosity ha trovato perclorato di calcio in campioni di terreno di Rocknest, che è un punto all'interno del cratere Gale.

Più recentemente, lo strumento Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM) a bordo del Mars Reconnaissance Orbiter della NASA ha rilevato perclorato di magnesio, clorato di magnesio e perclorato di sodio all'interno di linee di pendenza ricorrenti. Queste sono strisce che scendono durante la stagione marziana più calda e, per un periodo, si pensava fortemente che fossero prodotti dall'acqua corrente. A causa dei sali, l'atmosfera rarefatta e le temperature rigide, qualsiasi tale acqua sarebbe probabilmente salata piuttosto che pura. Sebbene i risultati ora suggeriscano che i flussi di materiale secco in qualche modo producono le striature, rimane possibile che l'acqua possa ancora esistere come liquido da qualche parte sulla superficie di Marte.

Sali di miscelazione

Quale di questi clorati e perclorati sarebbe più probabile che si dissolva in acqua in condizioni marziane?

Jonathan Toner e David Catling dell'Università di Washington avevano precedentemente modellato i dati del Wet Chemistry Lab di Phoenix, per capire come si comportano i diversi sali alle temperature gelide di Marte. Hanno scoperto che i campioni di terreno probabilmente contenevano solfato di magnesio, perclorato di magnesio, perclorato di sodio, perclorato di potassio, cloruro di sodio e carbonato di calcio.

Nel loro ultimo studio, Toner e Catling hanno creato soluzioni da questi sali. Hanno scoperto che, di tutte le miscele di acqua salata, la soluzione di clorato di magnesio aveva la pressione di vapore più bassa. Ciò significa che è meno probabile che evapori o congeli ed è più probabile che assorba i bassi livelli di umidità presenti nell'atmosfera marziana.

Quindi, per trovare acqua liquida su Marte, gli scienziati dovrebbero cercare solo siti su Marte ricchi di clorato di magnesio?

"Qualsiasi sale presente nel suolo di Marte sarà probabilmente come una miscela di sale, quindi misurare le proprietà di queste miscele è importante, " dice Toner. Sulla base della chimica del suolo misurata dal lander Phoenix, Toner dice che le miscele di clorato di sodio e magnesio sono molto probabilmente, considerando che è improbabile che si trovino miscele di clorato di calcio.

"I sali di clorato potrebbero essere molto più abbondanti dei perclorati su Marte, " Toner aggiunge. "I nostri risultati indicano che i clorati possono avere una capacità ancora maggiore di formare acqua rispetto ai perclorati tramite deliquescenza [cioè assorbendo l'umidità e dissolvendosi in essa] e sciogliendo il ghiaccio."

Acqua per la vita

Potrebbe esserci abbastanza acqua in queste salamoie per sostenere la vita microbica? Gli studi sugli estremofili cresciuti in soluzioni di perclorato e clorato suggeriscono che i microbi potrebbero sopravvivere nelle salamoie che potrebbero esistere su Marte. Un gruppo di scienziati guidati da Mark Schneegurt, un professore di scienze biologiche alla Wichita State University in Kansas, STATI UNITI D'AMERICA, scoperto che diverse specie di alotolleranti, cioè batteri tolleranti al sale, erano in grado di crescere in alte concentrazioni di sali di clorato.

"Finora, abbiamo coltivato batteri nei clorati a più della metà della loro concentrazione di punto [più basso di fusione], [che è] quello che ci aspetteremmo su Marte, " dice Schneegurt. "Anche se non abbiamo dimostrato che i microbi possono crescere alle più alte concentrazioni necessarie, quando abbiamo iniziato non era chiaro che i microbi potessero crescere anche nello 0,6% trovato da Phoenix. Siamo al di sopra del 25% in questo momento e stiamo andando più in alto. Abbiamo mostrato una crescita microbica in queste condizioni di sale e questi sali sono comuni su Marte".

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione dell'Astrobiology Magazine della NASA. Esplora la Terra e oltre su www.astrobio.net.