Il rover Curiosity della NASA sta scalando una montagna marziana stratificata e trovando prove di come sono cambiati gli antichi laghi e gli ambienti umidi sotterranei, miliardi di anni fa, creando ambienti chimici più diversificati che hanno influito sulla loro preferenza per la vita microbica.

Ematite, i minerali argillosi e il boro sono tra gli ingredienti più abbondanti negli strati più a monte, rispetto a inferiori, strati più vecchi esaminati in precedenza nella missione. Gli scienziati stanno discutendo su ciò che queste e altre variazioni dicono sulle condizioni in cui i sedimenti sono stati inizialmente depositati, e su come le acque sotterranee, spostandosi successivamente attraverso gli strati accumulati, abbiano alterato e trasportato gli ingredienti.

Gli effetti di questo movimento delle acque sotterranee sono più evidenti nelle vene minerali. Le vene si sono formate dove le crepe negli strati sono state riempite con sostanze chimiche che erano state disciolte nelle acque sotterranee. L'acqua con il suo contenuto disciolto interagiva anche con la matrice rocciosa che circondava le vene, alterando la chimica sia nella roccia che nell'acqua.

"C'è così tanta variabilità nella composizione a diverse altezze, abbiamo vinto un jackpot, " disse John Grotzinger, del Caltech di Pasadena, California. Lui e altri membri del team scientifico di Curiosity hanno presentato un aggiornamento sulla missione martedì, 13 dicembre a San Francisco durante la riunione autunnale dell'American Geophysical Union. Mentre il rover esamina più in alto, strati più giovani, i ricercatori sono impressionati dalla complessità degli ambienti lacustri quando si depositavano sedimenti argillosi, e anche la complessità delle interazioni delle acque sotterranee dopo che i sedimenti sono stati sepolti.

"Reattore chimico"

"Un bacino sedimentario come questo è un reattore chimico, "Grotzinger ha detto. "Gli elementi vengono riorganizzati. Nuovi minerali si formano e quelli vecchi si dissolvono. Gli elettroni vengono ridistribuiti. Sulla terra, queste reazioni sostengono la vita."

Non è ancora noto se la vita marziana sia mai esistita. Non è stata trovata alcuna prova convincente a riguardo. Quando Curiosity è atterrato nel cratere Gale di Marte nel 2012, l'obiettivo principale della missione era determinare se l'area offrisse mai un ambiente favorevole ai microbi.

L'attrazione principale del cratere per gli scienziati è la stratificazione geologica esposta nella parte inferiore del suo tumulo centrale, Monte Sharp. Queste esposizioni offrono l'accesso a rocce che detengono un registro delle condizioni ambientali di molte fasi della prima storia di Marte, ogni strato più giovane di quello sottostante. La missione è riuscita nel suo primo anno, scoprendo che un antico ambiente lacustre marziano aveva tutti gli ingredienti chimici chiave necessari per la vita, più energia chimica disponibile per la vita. Ora, il rover sta salendo più in basso sul Monte Sharp per indagare su come le antiche condizioni ambientali siano cambiate nel tempo.

"Siamo a buon punto negli strati che sono stati la ragione principale per cui il cratere Gale è stato scelto come sito di atterraggio, ", ha affermato Joy Crisp, vice scienziata del progetto Curiosity del Jet Propulsion Laboratory della NASA, a Pasadena, California. "Ora stiamo usando una strategia di perforazione di campioni a intervalli regolari mentre il rover scala il Monte Sharp. In precedenza abbiamo scelto obiettivi di perforazione in base alle caratteristiche speciali di ciascun sito. Ora che stiamo guidando continuamente attraverso lo spesso strato basale della montagna, una serie di fori costruirà un quadro completo."

Quattro recenti siti di perforazione, da "Oudam" lo scorso giugno a "Sebina" in ottobre, sono distanziati ciascuno di circa 80 piedi (circa 25 metri) l'uno dall'altro in elevazione. Questo modello in salita consente al team scientifico di campionare strati progressivamente più giovani che rivelano l'antica storia ambientale del Monte Sharp.

Ambienti che cambiano

Un indizio per cambiare le condizioni antiche è l'ematite minerale. Ha sostituito la magnetite meno ossidata come ossido di ferro dominante nelle rocce Curiosity ha perforato di recente, rispetto al sito in cui Curiosity ha trovato per la prima volta sedimenti sul fondo del lago. "Entrambi i campioni sono rocce fangose ​​depositate sul fondo di un lago, ma l'ematite può suggerire condizioni più calde, o più interazione tra l'atmosfera e i sedimenti, " ha affermato Thomas Bristow del NASA Ames Research Center, Campo Moffett, California. Aiuta a far funzionare lo strumento di laboratorio di Chimica e Mineralogia (CheMin) all'interno del rover, che identifica i minerali nei campioni raccolti.

La reattività chimica si verifica su un gradiente di forza degli ingredienti chimici nel donare o ricevere elettroni. Il trasferimento di elettroni dovuto a questo gradiente può fornire energia per la vita. Un aumento dell'ematite rispetto alla magnetite indica un cambiamento ambientale nella direzione di tirare più fortemente gli elettroni, provocando un maggior grado di ossidazione del ferro.

Un altro ingrediente in aumento nelle recenti misurazioni di Curiosity è l'elemento boro, che lo strumento Chemistry and Camera (ChemCam) del rover ha rilevato all'interno di vene minerali che sono principalmente solfato di calcio. "Nessuna missione precedente ha rilevato boro su Marte, ", ha affermato Patrick Gasda del Los Alamos National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, Los Alamos, Nuovo Messico. "Stiamo assistendo a un forte aumento del boro negli obiettivi delle vene ispezionati negli ultimi mesi". Lo strumento è abbastanza sensibile; anche a livello aumentato, il boro costituisce solo circa un decimo dell'uno percento della composizione della roccia.

"Sistema dinamico"

Il boro è notoriamente associato a siti aridi dove molta acqua è evaporata:pensa al borace che le squadre di muli un tempo trasportavano dalla Death Valley. Però, le implicazioni ambientali della minore quantità di boro trovata da Curiosity sono meno immediate rispetto all'aumento dell'ematite.

Gli scienziati stanno considerando almeno due possibilità per la fonte di boro che le acque sotterranee hanno lasciato nelle vene. Forse l'evaporazione di un lago ha formato un deposito contenente boro in uno strato sovrastante, non ancora raggiunto da Curiosity, poi l'acqua in seguito ha ridisciolto il boro e lo ha trasportato attraverso una rete di fratture negli strati più vecchi, dove si è accumulato insieme ai minerali delle vene che riempiono le fratture. O forse cambiamenti nella chimica dei depositi argillosi, come evidenziato dall'aumento dell'ematite, influenzato il modo in cui le acque sotterranee hanno raccolto e rilasciato boro all'interno dei sedimenti locali.

"Le variazioni di questi minerali ed elementi indicano un sistema dinamico, "Grotzinger ha detto. "Interagiscono con le acque sotterranee e superficiali. L'acqua influenza la chimica delle argille, ma cambia anche la composizione dell'acqua. Stiamo assistendo alla complessità chimica che indica un lungo, storia interattiva con l'acqua. Più complicata è la chimica, meglio è per l'abitabilità. il boro, ematite e minerali argillosi sottolineano la mobilità degli elementi e degli elettroni, e questo è un bene per la vita".