Gli scienziati hanno escogitato nuovi strumenti analitici per abbattere la storia enigmatica dell'atmosfera di Marte e se un tempo la vita fosse possibile lì.

Un articolo che descrive in dettaglio il lavoro è stato pubblicato oggi sulla rivista Progressi scientifici . Potrebbe aiutare gli astrobiologi a capire l'alcalinità, pH e contenuto di azoto delle antiche acque su Marte, e per estensione, la composizione di anidride carbonica dell'antica atmosfera del pianeta.

Marte di oggi è troppo freddo per avere acqua liquida sulla sua superficie, un requisito per ospitare la vita come la conosciamo.

"La domanda che guida i nostri interessi non è se ci sia vita nell'attuale Marte, " ha detto Tim Lyons, Illustre professore di biogeochimica dell'UCR. "Siamo spinti invece a chiederci se ci fosse vita su Marte miliardi di anni fa, che sembra molto più probabile."

Però, "Esistono prove schiaccianti che Marte avesse oceani di acqua liquida circa 4 miliardi di anni fa, "Ha notato Lione.

La domanda centrale che gli astrobiologi si pongono è come ciò sia stato possibile. Il pianeta rosso è più lontano dal sole di quanto lo sia la Terra, e miliardi di anni fa il sole generava meno calore di quanto non faccia oggi.

"Per aver reso il pianeta abbastanza caldo per l'acqua di superficie liquida, la sua atmosfera avrebbe probabilmente avuto bisogno di un'immensa quantità di gas serra, anidride carbonica in particolare, " ha spiegato Chris Tino, uno studente laureato all'UCR e co-primo autore dell'articolo insieme a Eva Stüeken, un docente presso l'Università di St. Andrews in Scozia.

Poiché è impossibile campionare l'atmosfera di Marte da miliardi di anni fa per conoscere il suo contenuto di anidride carbonica, il team ha concluso che un sito sulla Terra la cui geologia e chimica hanno somiglianze con la superficie marziana potrebbe fornire alcuni dei pezzi mancanti. L'hanno trovato nel cratere Nordlinger Ries della Germania meridionale.

Formata circa 15 milioni di anni fa dopo essere stata colpita da un meteorite, Il cratere di Ries presenta strati di rocce e minerali meglio conservati di quasi ovunque sulla Terra.

Il rover Mars 2020 atterrerà in una struttura simile, antico cratere ben conservato. Entrambi i luoghi erano caratterizzati da acqua liquida nel loro lontano passato, rendendo comparabili le loro composizioni chimiche.

Secondo Tino, è improbabile che l'antico Marte avesse abbastanza ossigeno per aver ospitato forme di vita complesse come esseri umani o animali.

Però, alcuni microrganismi potrebbero essere sopravvissuti se l'acqua dell'antica Marte avesse sia un livello di pH neutro sia fosse altamente alcalina. Tali condizioni implicano una quantità sufficiente di anidride carbonica nell'atmosfera, forse migliaia di volte superiore a quella che circonda la Terra oggi, per riscaldare il pianeta e rendere possibile l'acqua allo stato liquido.

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 spiegati da un pH elevato, " disse Stüeken. "Inoltre, i minerali negli antichi sedimenti ci dicono che anche l'alcalinità era molto alta."

Però, I campioni marziani con indicatori minerali per l'elevata alcalinità e dati sugli isotopi di azoto che indicano un pH relativamente basso richiederebbero livelli estremamente elevati di anidride carbonica nell'atmosfera passata.

Le stime del biossido di carbonio risultanti potrebbero aiutare a risolvere il mistero di vecchia data di come un antico Marte situato così lontano da un debole sole primordiale potrebbe essere stato abbastanza caldo per gli oceani di superficie e forse per la vita. Come avrebbero potuto essere mantenuti livelli così alti e cosa avrebbe potuto vivere al di sotto di essi rimangono questioni importanti.

"Prima di questo studio, non era chiaro che qualcosa di così 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, " disse Tino.

Il finanziamento per questo studio è venuto dal NASA Astrobiology Institute, dove Lyons guida il team di Terre alternative con sede all'UCR. Nello studio sono stati inclusi Gernot Arp dell'Università Georg-August di Göttingen e Dietmar Jung dell'Ufficio statale bavarese per l'ambiente.

Quando i campioni della missione rover Mars 2020 della NASA vengono riportati sulla Terra, potrebbero essere analizzati per i loro rapporti isotopici di azoto. Questi dati potrebbero confermare il sospetto del team che livelli molto elevati di anidride carbonica abbiano reso possibile l'acqua liquida e forse anche alcune forme di vita microbica molto tempo fa.

"Potrebbero passare 10-20 anni prima che i campioni vengano riportati sulla Terra, "Ha detto Lyons. "Ma sono lieto di sapere che forse abbiamo contribuito a definire una delle prime domande da porsi una volta che questi campioni saranno distribuiti ai laboratori negli Stati Uniti e in tutto il mondo".