Un nuovo studio rivela che gli impatti di asteroidi sull'antico Marte potrebbero aver prodotto ingredienti chiave per la vita se l'atmosfera marziana fosse ricca di idrogeno. Una prima atmosfera ricca di idrogeno su Marte potrebbe anche spiegare come il pianeta sia rimasto abitabile dopo che la sua atmosfera si è assottigliata. Lo studio ha utilizzato i dati del rover Curiosity della NASA su Marte ed è stato condotto dai ricercatori del team di strumenti Curiosity's Sample Analysis at Mars (SAM) e da colleghi internazionali.

Questi ingredienti chiave sono i nitriti (NO ₂ ) e nitrati (NO ₃ ), forme fisse di azoto che sono importanti per l'instaurazione e la sostenibilità della vita come la conosciamo. Curiosity li ha scoperti nei campioni di suolo e roccia che ha preso mentre attraversava il cratere Gale, il sito di antichi laghi e sistemi di acque sotterranee su Marte.

Per capire come l'azoto fisso possa essersi depositato nel cratere, i ricercatori avevano bisogno di ricreare la prima atmosfera marziana qui sulla Terra. Lo studio, guidato dal Dr. Rafael Navarro-González e dal suo team di scienziati presso l'Istituto di Scienze Nucleari dell'Università Nazionale Autonoma del Messico a Città del Messico, ha utilizzato una combinazione di modelli teorici e dati sperimentali per studiare il ruolo svolto dall'idrogeno nell'alterare l'azoto in nitriti e nitrati utilizzando l'energia degli impatti di asteroidi. Il documento è stato pubblicato a gennaio nel Journal of Geophysical Research:Planets .

Nel laboratorio, il gruppo ha utilizzato impulsi laser a infrarossi per simulare le onde d'urto ad alta energia create dagli asteroidi che si abbattono sull'atmosfera. Gli impulsi sono stati concentrati in un pallone contenente miscele di idrogeno, gas azoto e anidride carbonica, che rappresenta l'atmosfera marziana primitiva. Dopo le esplosioni laser, la miscela risultante è stata analizzata per determinare la quantità di nitrati formati. I risultati sono stati sorprendenti, per non dire altro.

"La grande sorpresa è stata che la resa di nitrati è aumentata quando l'idrogeno è stato incluso negli esperimenti con shock laser che simulavano gli impatti di asteroidi, " ha detto Navarro-González. "Questo era controintuitivo in quanto l'idrogeno porta a un ambiente carente di ossigeno mentre la formazione di nitrati richiede ossigeno. Però, la presenza di idrogeno ha portato a un raffreddamento più rapido del gas riscaldato d'urto, intrappolamento dell'ossido nitrico, il precursore del nitrato, a temperature elevate dove la sua resa era maggiore."

Sebbene questi esperimenti siano stati condotti in un ambiente di laboratorio controllato a milioni di miglia dal Pianeta Rosso, i ricercatori hanno voluto simulare i risultati ottenuti da Curiosity utilizzando lo strumento SAM sul rover. SAM preleva campioni perforati dalla roccia o raccolti dalla superficie dal braccio meccanico del rover e li cuoce per osservare le impronte chimiche dei gas rilasciati.

"SAM on Curiosity è stato il primo strumento a rilevare i nitrati su Marte, " ha detto Christopher McKay, un coautore del documento presso l'Ames Research Center della NASA nella Silicon Valley in California. "A causa dei bassi livelli di azoto nell'atmosfera, il nitrato è l'unica forma biologicamente utile di azoto su Marte. Così, la sua presenza nel suolo è di grande importanza astrobiologica. Questo documento ci aiuta a capire le possibili fonti di quel nitrato".

Perché gli effetti dell'idrogeno erano così affascinanti? Sebbene la superficie di Marte sia oggi fredda e inospitale, gli scienziati pensano che un'atmosfera più densa arricchita di gas serra come anidride carbonica e vapore acqueo potrebbe aver riscaldato il pianeta in passato. Alcuni modelli climatici mostrano che l'aggiunta di idrogeno nell'atmosfera potrebbe essere stata necessaria per aumentare le temperature abbastanza da avere acqua liquida in superficie.

"Avere più idrogeno come gas serra nell'atmosfera è interessante sia per la storia del clima di Marte che per l'abitabilità, "ha detto Jennifer Stern, un geochimico planetario del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, e uno dei co-investigatori dello studio. "Se hai un legame tra due cose che fanno bene all'abitabilità:un clima potenzialmente più caldo con acqua liquida in superficie e un aumento della produzione di nitrati, che sono necessari per la vita, è molto eccitante. I risultati di questo studio suggeriscono che queste due cose, che sono importanti per la vita, si incastrano e l'uno esalta la presenza dell'altro."

Anche se la composizione dell'atmosfera marziana primitiva rimane un mistero, questi risultati potrebbero fornire più pezzi per risolvere questo puzzle climatico.