Il pianeta Marte affascina gli scienziati da oltre un secolo. Oggi, è un gelido mondo desertico con un'atmosfera di anidride carbonica 100 volte più sottile di quella terrestre. Ma le prove suggeriscono che all'inizio della storia del nostro sistema solare, Marte aveva l'acqua di un oceano. Il telescopio spaziale James Webb della NASA studierà Marte per saperne di più sulla transizione del pianeta da umido a secco, e cosa significa per la sua abitabilità passata e presente.

Marte sarà preso di mira come parte di un progetto di osservazione del tempo garantito (GTO) guidato da Heidi Hammel, un astronomo planetario e vicepresidente esecutivo dell'Associazione delle Università per la Ricerca in Astronomia (AURA) a Washington, D.C. Il programma GTO offre tempo dedicato agli scienziati che hanno lavorato con la NASA per creare le capacità scientifiche di Webb durante il suo sviluppo. Hammel è stato selezionato dalla NASA come scienziato interdisciplinare JWST nel 2003. Marte sarà visibile a Webb da maggio a settembre 2020 durante il suo primo anno di attività, noto come ciclo 1.

"Webb restituirà misurazioni estremamente interessanti della chimica nell'atmosfera marziana, " osservò Hammel. "E, cosa più importante, questi dati di Marte saranno immediatamente disponibili alla comunità planetaria per consentire loro di pianificare osservazioni di Marte ancora più dettagliate con Webb nei cicli futuri".

"Siamo tutti impazienti di vedere le osservazioni di Marte da parte di Webb. So solo che saranno fantastiche, con il potenziale per scoperte scientifiche immediate, " ha detto Jim Green, direttore della Divisione di Scienze Planetarie della NASA, sede della NASA, Washington, D.C.

I vantaggi e le sfide di Webb

Marte è stato visitato da più missioni di qualsiasi altro pianeta del nostro sistema solare. Attualmente è orbitato da sei veicoli spaziali attivi, mentre due rover rotolano sulla sua superficie. Webb offre diverse funzionalità che completano queste missioni ravvicinate.

Una risorsa chiave è la capacità di Webb di scattare un'istantanea dell'intero disco di Marte in una volta. orbitanti, in contrasto, impiegare tempo per creare una mappa completa e quindi può essere influenzato dalla variabilità quotidiana, mentre i rover possono misurare solo una posizione. Webb beneficia anche di un'eccellente risoluzione spettrale (la capacità di misurare piccole differenze nelle lunghezze d'onda della luce) e della mancanza di atmosfera interferente che affligge le misurazioni a terra dalla Terra.

Detto ciò, osservare Marte con Webb non sarà facile. "Webb è progettato per essere in grado di rilevare bersagli estremamente deboli e distanti, ma Marte è luminoso e vicino, ", ha affermato Geronimo Villanueva del Goddard Space Flight Center della NASA, Marte in testa al progetto GTO. Di conseguenza, le osservazioni saranno attentamente progettate per evitare di sommergere di luce i delicati strumenti di Webb.

"Molto importante, le osservazioni di Marte metteranno alla prova anche le capacità di Webb nel tracciare oggetti in movimento nel cielo, che è di fondamentale importanza quando si studia il nostro sistema solare, " ha detto Stefanie Milam al Goddard Space Flight Center della NASA, Cintura verde, Md. che sta coordinando il programma del sistema solare con Webb.

Acqua e metano

Gran parte dell'acqua un tempo contenuta su Marte è andata persa nel tempo a causa della luce ultravioletta del Sole che rompe le molecole d'acqua. I ricercatori possono stimare quanta acqua è scomparsa misurando l'abbondanza di due forme leggermente diverse di acqua nell'atmosfera di Marte:acqua normale (H2O) e acqua pesante (HDO), in cui un atomo di idrogeno viene sostituito dal deuterio naturale. La fuga preferenziale di idrogeno più leggero nel tempo porterebbe quindi a un rapporto distorto di H2O su HDO su Marte, indicativo di quanta acqua è sfuggita nello spazio. Webb sarà in grado di misurare questo rapporto in tempi diversi, stagioni e luoghi.

"Con Webb, possiamo ottenere una misurazione reale e accurata del rapporto tra H2O e HDO su Marte, permettendoci di determinare quanta acqua è stata veramente persa. Possiamo anche determinare come l'acqua viene scambiata tra il ghiaccio polare, l'atmosfera, e il suolo, " ha spiegato Villanueva.

Sebbene la maggior parte dell'acqua su Marte sia rinchiusa nel ghiaccio, resta la possibilità che possa esistere dell'acqua liquida nelle falde acquifere sotterranee. Questi potenziali serbatoi potrebbero persino ospitare la vita. Questa intrigante idea ha ricevuto una spinta nel 2003, quando gli astronomi hanno rilevato metano nell'atmosfera marziana. Il metano potrebbe essere generato da batteri, anche se potrebbe anche derivare da processi geologici. I dati di Webb potrebbero fornire nuovi indizi sull'origine di questi pennacchi di metano.

Il James Webb Space Telescope è il principale osservatorio spaziale a infrarossi del mondo del prossimo decennio. Webb risolverà i misteri del nostro sistema solare, guarda oltre a mondi lontani intorno ad altre stelle, e sondare le misteriose strutture e origini del nostro universo e il nostro posto in esso. Webb è un programma internazionale guidato dalla NASA con i suoi partner, l'Agenzia spaziale europea (ESA) e l'Agenzia spaziale canadese (CSA).