Il 21 aprile 1908, vicino al Polo Nord terrestre, l'esploratore artico Frederick Albert Cook ha scarabocchiato nel suo diario una frase memorabile:"Eravamo le uniche creature pulsanti in un mondo morto di ghiaccio". Queste parole potrebbero presto assumere un nuovo significato per l'umanità in un altro mondo morto di ghiaccio nascosto, sommersa sotto la sabbia rossa dei suoi gelidi deserti. Questo mondo morto è Marte, e il deserto è la regione di media latitudine del pianeta conosciuta come Arcadia Planitia.

Sharon Hibbard è un dottorato di ricerca. candidato in geologia e scienze planetarie presso l'Università dell'Ontario occidentale e autore principale di un nuovo articolo scientifico sui ghiacciai e sull'attività simil-glaciale in Arcadia Planitia, recentemente pubblicato su Icarus. Hibbard e soci hanno identificato prove di un ghiacciaio in questa regione che sfida le aspettative e, per le sue caratteristiche uniche, potrebbe servire come fonte d'acqua per futuri sbarchi umani ed esplorazioni.

Prove di ghiacciai marziani, più cautamente indicati dalla comunità scientifica come "caratteristiche di flusso viscoso", sono stati studiati per la prima volta negli anni '70 utilizzando le immagini satellitari del programma Viking della NASA, la seconda e la terza navicella spaziale a raggiungere la superficie di Marte. Gli scienziati erano incuriositi dalle increspature e dai flussi diffusi sulla superficie marziana, molti con caratteristiche moreniche che avevano una sorprendente somiglianza con i paesaggi glaciali della Terra.

Il nuovo studio indaga le caratteristiche del flusso viscoso nelle basse latitudini medie di Arcadia Planitia, mappando in modo esaustivo dozzine di caratteristiche superficiali probabilmente prodotte dai ghiacciai sotterranei di Marte fatti di ghiaccio d'acqua. In fase di mappatura, il team ha trovato qualcosa di piuttosto inaspettato:prove di flusso di ghiaccio in un grande, pianura piatta. Questo tipo di flusso di ghiaccio non si vede comunemente su Marte, dove la maggior parte delle caratteristiche principali legate al ghiaccio assumono la forma di increspature e solchi nelle valli e sui pendii dove la gravità può spingere il ghiaccio a scorrere verso il basso. Il team di Hibbard ha trovato queste "caratteristiche sinuose" in una regione pianeggiante dell'Arcadia Planitia, misteriosamente isolato da qualsiasi scogliera o pendio. Come potrebbe scorrere questo ghiaccio nelle pianure dell'Arcadia Planitia?

Esaminare la presenza di acqua su Marte

Le ipotesi informate sull'esistenza di acqua e ghiaccio su Marte hanno preceduto l'era dei voli spaziali di centinaia di anni. L'osservazione telescopica delle maggiori morfologie e delle calotte polari di Marte portò l'astronomo William Herschel a ipotizzare nel 1784 che il pianeta rosso fosse popolato da vita intelligente.

I progressi nella tecnologia dei telescopi avevano in gran parte dissipato questa teoria nel XX secolo, ma l'esistenza di acqua e ghiaccio d'acqua su Marte rimase incerta fino all'arrivo dei primi orbiter e lander negli anni '70. Non solo il programma Viking della NASA ha scoperto tracce di vapore acqueo atmosferico, ma le sue immagini orbitali hanno anche rivelato l'esistenza di numerose caratteristiche simili a ghiacciai. Il ghiaccio d'acqua esposto sublima nelle basse pressioni e nelle temperature gelide presenti sulla superficie di Marte, quindi se i ghiacciai di ghiaccio d'acqua fossero responsabili dei flussi osservati simili alla Terra, i ricercatori hanno ipotizzato che il ghiaccio debba essere protetto da uno spesso strato di detriti. Ulteriori osservazioni hanno confermato questa ipotesi, e nei decenni successivi la comunità scientifica ha proceduto a mappare, catalogare e classificare molte migliaia di candidati al ghiacciaio con vari gradi di confidenza. Col tempo, le nostre capacità sono cresciute dalla speculazione negli oculari dei telescopi alla precisione, osservazioni in loco attraverso lo spettro elettromagnetico.

La presenza di ghiaccio d'acqua sotto la superficie di Marte è stata confermata nel 2008 dal lander Phoenix, rafforzando le scoperte di Mars Odyssey, i cui sensori indicavano enormi quantità di ghiaccio d'acqua sotterranea alle medie latitudini più temperate nel 2002. Ad esempio, il ghiaccio d'acqua sotterranea delle pianure arcadiche è stato misurato direttamente dal radar di Mars Reconnaissance Orbiter e scoperto che inizia a 6 centimetri sotto lo strato superficiale di polvere e detriti, e si estendono verso il basso fino a una profondità media di 38 metri.

Comprendere l'inaspettato flusso di ghiaccio

Vedere il fondo di uno strato di ghiaccio per discernere cosa lo fa scorrere non è un compito facile, e diventa più complesso solo quando la calotta glaciale si trova a 170 milioni di miglia di distanza. Fortunatamente, il misterioso flusso presenta la squadra di Hibbard trovata nelle piatte pianure dell'Arcadia non sono unici in questo sistema solare, infatti, non abbiamo bisogno di viaggiare lontano per studiare un analogo. Hibbard e soci hanno identificato notevoli somiglianze con le correnti di ghiaccio dell'Antartide, regioni nelle sue lastre di ghiaccio piatte in cui un certo volume di ghiaccio si muove più rapidamente dell'ambiente circostante.

Mentre la scienza contemporanea manca ancora di una comprensione dettagliata di ciò che causa questi flussi di ghiaccio sulla Terra, i ricercatori hanno dedotto che la topografia del sottosuolo e lo scioglimento del fondo della calotta glaciale possono entrambi svolgere un ruolo. Hibbard osserva che i flussi arcadici mostrano molte delle caratteristiche chiave dei flussi di ghiaccio della Terra. Il ghiaccio arcadico da allora ha smesso di scorrere, accumulando uno strato più spesso di detriti superficiali, diventando una corrente di ghiaccio stagnante.

"Trovare possibili caratteristiche di flusso in questa regione pianeggiante è stato molto eccitante", ha detto Hibbard in un'intervista con GlacierHub. "Studi precedenti hanno suggerito che c'è una calotta glaciale sepolta nel nostro sito di studio, e la nostra prova di ghiaccio canalizzato all'interno di questa calotta glaciale indica che ci sono dinamiche glaciali più complesse a portata di mano su Marte".

Implicazioni per l'esplorazione umana

Queste caratteristiche uniche della calotta glaciale delle pianure dell'Arcadia sollevano un'altra domanda, uno che William Herschel avrebbe sicuramente amato sentire:il ghiaccio d'acqua potrebbe essere estratto e utilizzato dagli astronauti umani?

Mentre la maggior parte dei ghiacciai marziani e il loro ghiaccio sotto la superficie si trovano vicino a scogliere e pendii, questo ghiaccio si trova vicino alla superficie e forma un temperato, calotta di ghiaccio piatta ricoperta da pochi massi o altri pericoli geografici. Sarebbe un luogo di atterraggio ideale. Hibbard propone che questa regione sia "favorevole per il futuro utilizzo delle risorse in situ e per le missioni umane, " a causa del volume puro e della ragionevole purezza del ghiaccio vicino alla superficie.

Nilton Renno, un astrobiologo dell'Università del Michigan sottolinea la difficoltà dell'estrazione del ghiaccio d'acqua su Marte, writing to GlacierHub that "[many] glaciers are in regions more challenging for human exploration because of the lower temperatures during the winter and topography, " even though "in high latitudes, the water ice is easily accessible." The Phoenix Lander easily uncovered subsurface water ice at high northern Martian latitudes, an area humans are unlikely to visit due to its extreme cold and lack of sunlight.

Germán Martínez, a staff scientist at the Lunar and Planetary Institute in Houston, affirms the feasibility of the mid-latitude Arcadia Planitia as a landing site, writing to GlacerHub that "in general, it's more feasible to go to low and mid latitudes, where temperatures are milder and solar energy is available throughout the year … in these mid and low latitudes, anche se, water ice is typically deeper in the subsurface than in polar latitudes."

The shallow ice found by Hibbard and associates stands apart from this trend, only slightly buried and much more easily accessible than other water ice deposits typically found at mid-Martian latitudes. In time, the frozen water in Arcadia Planitia may see the surface once more, finding use at the hands of future astronauts, transforming the dead surface of an icy world into one with a little more life.

This story is republished courtesy of Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.