Una porzione di un cratere (a sinistra) e terreno accidentato al di fuori del cratere al confine tra le regioni Syrtis e Isidis di Marte, a sud del sito di atterraggio previsto per il rover Mars 2020 della NASA nel cratere Jezero. Credito:ESA/Roscosmos/CaSSIS, CC BY-SA 3.0 IGO
Una campagna di restituzione di campioni su Marte riporterebbe sulla Terra campioni del Pianeta Rosso per l'esame nei migliori laboratori terrestri, ma scegliere i campioni e conservarli su Marte per un successivo ritorno è solo una parte della vasta campagna pianificata dai progettisti della missione e scienziati.
Una serie di missioni attualmente in programma stabilirà un nuovo livello per i risultati tecnologici dell'umanità poiché la NASA e l'ESA mirano a riportare campioni dalla superficie marziana.
La campagna prevede tre lanci dalla Terra e uno da Marte, due rover marziani e un rendez-vous autonomo e un attracco nell'orbita di Marte, a oltre 50 milioni di km dal controllo a terra.
La campagna di restituzione dei campioni di Marte mira a riportare indietro il materiale marziano dal cratere di Jezero che un tempo ospitava un lago e contiene un antico delta del fiume conservato. Le rocce della zona avranno conservato informazioni sulla lunga e diversificata storia geologica di Marte.
Il campionamento di Marte consentirà all'umanità di espandere notevolmente la nostra conoscenza del nostro pianeta vicino, la sua storia geologica e climatica.
Con ingegneri in Europa e negli Stati Uniti pronti per la sfida, gli scienziati sono ansiosi di ricevere i primi campioni da un altro pianeta e hanno già iniziato a studiare e preparare come analizzeranno il prezioso, rocce, polvere e gas una volta che i campioni sono stati restituiti alla Terra.
Contenimento e controllo della contaminazione
Una domanda importante è come analizzare i campioni proteggendoli dalla contaminazione da tracce chimiche della Terra, e conservandoli anche all'interno di un ambiente sicuro e contenuto.
All'arrivo i campioni andranno in quarantena proprio come le rocce lunari che sono tornate sulla Terra nelle missioni Apollo e Luna Moon. Le linee guida internazionali per la protezione del pianeta sono in fase di revisione in preparazione dei campioni marziani, e ottenere un aggiornamento per incorporare una tecnologia più moderna.
La quarantena sarà all'interno di una struttura di ricezione dei campioni, dove i campioni offriranno già un tesoro di informazioni per gli scienziati ancor prima di essere aperti. Qualsiasi polvere marziana che potrebbe coprire l'esterno dei tubi campione può essere analizzata e possono essere eseguite tecniche non invasive come le indagini a raggi X, anche su tubi non aperti.
Contenitore per campioni di Marte. Credito:ESA-Anneke Le Floc'h
Dopo aver aperto le provette dei campioni, un insieme predeterminato di misurazioni iniziali genererà un catalogo dettagliato di informazioni, che consentirà indagini scientifiche specializzate per mirare a parti specifiche dei campioni.
Messaggi in bottiglia
"Le provette conterranno rocce marziane, polvere e atmosfera, "dice Elliot Sefton-Nash, lo scienziato dello studio MSR dell'Ufficio di supporto scientifico dell'ESA, "Anche se il piano è quello di aprire i tubi in un ambiente contenuto e inerte, per alcune misurazioni l'orologio ticchetta:ad esempio, i gas intrappolati nel materiale campione potrebbero iniziare a mescolarsi con l'ambiente circostante, che potrebbe modificare le firme chimiche marziane che vogliamo misurare".
Scegliere l'ordine per elaborare la moltitudine di misurazioni che gli scienziati vogliono fare è un grattacapo di proporzioni interplanetarie. I campioni dovranno essere eventualmente sterilizzati secondo il protocollo di protezione planetaria, che potrebbe richiedere calore, radiazioni o processi chimici. Ma la stessa procedura di sterilizzazione potrebbe cambiare alcuni campioni dal loro stato originale, il che significa che alcune indagini "sensibili alla sterilizzazione" devono essere eseguite all'interno del contenimento, prima che avvenga la sterilizzazione.
Rappresentazione artistica dell'Earth Return Orbiter dell'ESA che sorvola Marte. Credito:Agenzia spaziale europea
Rappresentazione artistica dell'Earth Return Orbiter dell'ESA e del contenitore per campioni di Marte sulla Terra. Credito:Agenzia spaziale europea
La buona notizia è che una recente pubblicazione del Mars Sample Return Science Planning Group riporta che circa tre quarti di tutte le misurazioni possono essere ottenute dopo la sterilizzazione.
L'ordinamento delle successive indagini è importante, poiché alcune misurazioni influenzeranno altre. Alcuni devono distruggere il materiale campione per ottenere risultati, e non tutte le misurazioni possono essere eseguite su tutti i campioni. Il laboratorio stesso può essere un fattore decisivo:misurare il carbonio con precisione richiederà controlli rigorosi su quanto carbonio può essere utilizzato in laboratorio, quindi potrebbe essere necessario un laboratorio interamente in metallo per ottenere risultati validi. D'altra parte, un laboratorio di metalli contaminerebbe i campioni per altre misurazioni, quindi è necessario un attento equilibrio. Come garantire che la migliore scienza venga eseguita sui campioni nei migliori laboratori del mondo, e in quale ordine, è un altro enigma.
Dopo il consiglio Space19+ dell'ESA, dove sarà deciso il futuro e la portata del coinvolgimento dell'ESA nella campagna di restituzione dei campioni di Marte, le agenzie partecipanti (attualmente NASA ed ESA) di concerto con le comunità scientifiche e tecnologiche, continuerà a risolvere la sfida di come fare al meglio le scoperte con i campioni restituiti da Marte.
"Il ritorno del campione di Marte sarebbe un enorme progresso per la scienza di Marte e l'esplorazione del sistema solare, " conclude Sanjay Vijendran, Il coordinatore della campagna di restituzione dei campioni di Marte dell'ESA. "I campioni faranno avanzare fondamentalmente la nostra comprensione di Marte, la storia del nostro sistema solare, e ci aiuterà a pianificare le future missioni di esplorazione."
