Un nuovo studio mostra la prova che l'antico Marte probabilmente aveva un'ampia riserva di energia chimica per far prosperare i microbi nel sottosuolo.

"Abbiamo mostrato, basato su calcoli di fisica e chimica di base, che l'antico sottosuolo marziano probabilmente aveva abbastanza idrogeno disciolto per alimentare una biosfera globale del sottosuolo, " disse Jesse Tarnas, uno studente laureato alla Brown University e autore principale di uno studio pubblicato su Lettere di Scienze della Terra e dei Pianeti . "Le condizioni in questa zona abitabile sarebbero state simili ai luoghi sulla Terra dove esiste la vita sotterranea".

La Terra ospita i cosiddetti ecosistemi microbici litotrofici sotterranei, in breve SliME. Mancando di energia dalla luce del sole, questi microbi sotterranei spesso ottengono la loro energia staccando gli elettroni dalle molecole nei loro ambienti circostanti. L'idrogeno molecolare disciolto è un ottimo donatore di elettroni ed è noto per alimentare le SLiME sulla Terra.

Questo nuovo studio mostra che la radiolisi, un processo attraverso il quale la radiazione rompe le molecole d'acqua nelle loro parti costituenti idrogeno e ossigeno, avrebbe creato molto idrogeno nell'antico sottosuolo marziano. I ricercatori stimano che le concentrazioni di idrogeno nella crosta circa 4 miliardi di anni fa sarebbero state nell'intervallo di concentrazioni che sostengono oggi i microbi abbondanti sulla Terra.

I risultati non significano che la vita esistesse sicuramente sull'antico Marte, ma suggeriscono che se la vita fosse davvero iniziata, il sottosuolo marziano ha avuto gli ingredienti chiave per sostenerlo per centinaia di milioni di anni. Il lavoro ha anche implicazioni per la futura esplorazione di Marte, suggerendo che le aree in cui è esposto l'antico sottosuolo potrebbero essere buoni posti per cercare prove di vita passata.

Andare sottoterra

Dalla scoperta decenni fa di antichi canali fluviali e fondali lacustri su Marte, gli scienziati sono stati stuzzicati dalla possibilità che il Pianeta Rosso possa aver ospitato una volta la vita. Ma mentre la prova dell'attività dell'acqua passata è inequivocabile, non è chiaro per quanta parte della storia di Marte l'acqua sia effettivamente fluita. I modelli climatici all'avanguardia per l'inizio di Marte producono temperature che raramente raggiungono picchi sopra lo zero, il che suggerisce che i primi periodi umidi del pianeta potrebbero essere stati eventi fugaci. Non è lo scenario migliore per sostenere la vita in superficie a lungo termine, e alcuni scienziati pensano che il sottosuolo potrebbe essere una scommessa migliore per la vita marziana passata.

"La domanda allora diventa:qual era la natura di quella vita sotterranea, se esistesse, e dove ha preso la sua energia?" disse Jack Mustard, un professore del Dipartimento della Terra di Brown, Scienze ambientali e planetarie e coautore dello studio. "Sappiamo che la radiolisi aiuta a fornire energia ai microbi sotterranei sulla Terra, quindi quello che Jesse ha fatto qui è stato perseguire la storia della radiolisi su Marte".

I ricercatori hanno esaminato i dati dello spettrometro a raggi gamma che vola a bordo della navicella spaziale Mars Odyssey della NASA. Hanno mappato l'abbondanza degli elementi radioattivi torio e potassio nella crosta marziana. Sulla base di tali abbondanze, potrebbero dedurre l'abbondanza di un terzo elemento radioattivo, uranio. Il decadimento di questi tre elementi fornisce la radiazione che guida la degradazione radiolitica dell'acqua. E poiché gli elementi decadono a velocità costanti, i ricercatori potrebbero usare le abbondanze moderne per calcolare le abbondanze di 4 miliardi di anni fa. Ciò ha dato al team un'idea del flusso di radiazioni che sarebbe stato attivo per guidare la radiolisi.

Il passo successivo è stato quello di stimare quanta acqua sarebbe stata disponibile per lo zapping di quella radiazione. L'evidenza geologica suggerisce che ci sarebbe stata molta acqua sotterranea che gorgogliava nelle rocce porose dell'antica crosta marziana. I ricercatori hanno utilizzato misurazioni della densità della crosta marziana per stimare approssimativamente quanto spazio dei pori sarebbe stato disponibile per l'acqua da riempire.

Finalmente, il team ha utilizzato modelli geotermici e climatici per determinare dove sarebbe stato il punto debole per la vita potenziale. Non può essere così freddo che tutta l'acqua è congelata, ma non può nemmeno essere cotto troppo dal calore del nucleo fuso del pianeta.

Combinando queste analisi, i ricercatori concludono che Marte probabilmente aveva una zona abitabile del sottosuolo globale di diversi chilometri di spessore. In quella zona, la produzione di idrogeno tramite radiolisi avrebbe generato energia chimica più che sufficiente per sostenere la vita microbica, in base a ciò che si sa di tali comunità sulla Terra. E quella zona sarebbe durata centinaia di milioni di anni, concludono i ricercatori.

I risultati hanno resistito anche quando i ricercatori hanno modellato una varietà di scenari climatici diversi, alcuni sul lato più caldo, altri sul lato più freddo. interessante, Tarnas dice, la quantità di idrogeno del sottosuolo disponibile per l'energia in realtà aumenta negli scenari di clima estremamente freddo. Questo perché uno strato di ghiaccio più spesso sopra la zona abitabile funge da coperchio che aiuta a impedire all'idrogeno di fuoriuscire dal sottosuolo.

"La gente ha l'idea che un clima freddo su Marte sia dannoso per la vita, ma quello che mostriamo è che in realtà c'è più energia chimica per la vita sottoterra in un clima freddo, "Ha detto Tarnas. "Questo è qualcosa che pensiamo potrebbe cambiare la percezione delle persone della relazione tra il clima e la vita passata su Marte".

Implicazioni esplorative

Tarnas e Mustard affermano che i risultati potrebbero essere utili per pensare a dove inviare veicoli spaziali alla ricerca di segni della vita marziana passata.

"Una delle opzioni più interessanti per l'esplorazione è guardare i blocchi di megabreccia, pezzi di roccia che sono stati scavati dal sottosuolo tramite impatti di meteoriti, " disse Tarnas. "Molti di loro sarebbero venuti dalla profondità di questa zona abitabile, e ora sono solo seduti, spesso relativamente inalterato, sulla superficie."

Mostarda, che è stato attivo nel processo di selezione di un sito di atterraggio per il rover Mars 2020 della NASA, afferma che questi tipi di blocchi di breccia sono presenti in almeno due dei siti che la NASA sta prendendo in considerazione:Northeast Syrtis Major e Midway.

"La missione del rover 2020 è cercare i segni della vita passata, " disse Mustard. "Le aree in cui potresti avere i resti di questa zona abitabile sotterranea - che potrebbe essere stata la più grande zona abitabile del pianeta - sembrano un buon punto di mira."