Quando il rover Perseverance della NASA atterrerà sulla superficie di Marte il 18 febbraio, arriverà nel cratere Jezero, che conserva le prove di un tempo in cui i fiumi scorrevano su Marte.

La missione farà il prossimo passo nella scienza spaziale cercando segni di vita passata sul pianeta rosso. Non i marziani della fantascienza a fumetti, ma invece antichi microbi che potrebbero aver vissuto nei fiumi di Marte, laghi e paludi miliardi di anni fa.

Questo sito di atterraggio scientificamente importante all'interno del cratere Jezero è stato selezionato dalla NASA a seguito di una presentazione di Briony Horgan, Professore associato di scienze planetarie alla Purdue University, che è un membro del team scientifico della Perseveranza. Horgan ha condotto uno studio sulla mineralogia del sito, che ha prodotto uno dei maggiori risultati che hanno contribuito alla sua selezione. Era anche nel team che ha progettato la fotocamera che sarà l'occhio scientifico di Perseverance.

La missione

La missione principale del rover Perseverance è cercare segni di vita passata su Marte. Horgan e i suoi colleghi si avvicinano al lavoro come investigatori forensi, alla ricerca di indizi e prove letteralmente microscopiche.

Qualsiasi vita che esisteva una volta sul pianeta rosso avrebbe lasciato indizi chimici che gli scienziati sperano possano ancora essere trovati nella roccia.

"L'obiettivo di questa missione è cercare segni di vita antica su Marte e poi raccogliere anche campioni per un futuro ritorno sulla terra, " dice Horgan. "Forse è l'unica possibilità che avremo di fare entrambe le cose, soprattutto il ritorno del campione. È davvero difficile da fare, ed è costoso.

"Sappiamo che potremmo avere solo questa possibilità per farlo, ed è stato difficile selezionare il sito. Se dovessimo scegliere un solo punto della Terra per raccogliere tutti i dati sull'intera storia del pianeta, beh, dove andresti? Ma pensiamo che il cratere Jezero sia il posto migliore per cercare prove dell'esistenza della vita su Marte, se mai l'ha fatto. E ciò che troveremo ci aiuterà a capire di più se siamo o meno soli nell'universo".

La perseveranza passerà il suo tempo a scattare fotografie, video, polverizzazione della roccia sparando laser (in modo che gli scienziati possano determinare la composizione chimica), utilizzando microscopi per la ricerca di molecole organiche, perforazione, analizzare e svolgere una serie di compiti scientifici. Ciò produrrà enormi volumi di dati che gli scienziati impiegheranno anni per analizzare.

La NASA prevede di inviare una missione di ritorno nel prossimo decennio per recuperare i campioni, che sarà conservato nella Perseveranza.

"Riportare campioni da Marte sarebbe fantastico, "Horgan dice. "Non sarebbe solo un'impresa di ingegneria recuperare i campioni e restituirli, ma sarebbe la prima volta che avremmo campioni riportati sulla Terra da un altro pianeta. Sarebbe piuttosto storico".

il rover

Il primo rover su Marte, il diminutivo, Sojourner a microonde, è atterrato il 4 luglio 1997. Il pubblico americano ha trovato il rover affascinante, forse persino adorabile, e Hot Wheels ha presto iniziato a produrre un popolare modello giocattolo dell'imbarcazione.

La Perseveranza a misura di automobile, Il quinto rover su Marte della NASA, più che compensa in capacità scientifica ciò che manca in carineria simile a un giocattolo. È il più grande, rover più pesante, e contiene una suite futuristica di tecnologie. Dispone di laser per vaporizzare la roccia (in modo che gli scienziati possano visualizzare le lunghezze d'onda della luce prodotte per comprendere la composizione chimica), capacità di guida autonoma in modo che possa spostarsi al di sopra della velocità di una scansione al prossimo sito di ricerca, trapani per raccogliere campioni delle dimensioni di una matita, un sistema robotico interno per raccogliere e conservare i campioni, un sistema di test per creare ossigeno respirabile dall'atmosfera di Marte. E, come potrebbe dire il compianto Steve Jobs, un'altra cosa:un drone simile a un elicottero, che tenterà di volare in un'atmosfera 100 volte più sottile di quella terrestre.

Ma per il team scientifico, l'attenzione sarà su un braccio robotico di 7 piedi all'esterno del rover; alla fine del braccio c'è un gruppo di strumenti delle dimensioni di un tosaerba.

"Questo braccio robotico è davvero il cavallo di battaglia, " dice Horgan. "Possiamo posizionarlo con precisione millimetrica, il che è incredibile. E sul braccio ci sono questi fantastici microscopi che possiamo usare per mappare minerali e materiali organici su una scala molto fine".

In cima all'albero del rover c'è una speciale fotocamera a doppio obiettivo, mastcam-Z, con cui Horgan ha un'affinità speciale perché fa parte del team che l'ha progettata e aiuterà a far funzionare la telecamera su Marte.

La fotocamera ha una capacità di zoom abbastanza forte da poter essere utilizzata per visualizzare una mosca domestica all'estremità di un campo da calcio. La fotocamera può registrare immagini a colori, in 3-D, e nel filmato. È abbastanza preciso che gli scienziati possono usarlo per l'analisi compositiva del terreno circostante.

"Possiamo effettivamente fare una spettroscopia davvero semplice guardando la dipendenza dalla lunghezza d'onda della luce solare riflessa dalle rocce per aiutare a identificare le loro impronte digitali minerali, " dice Organo.

Il sito di atterraggio

Si prevede che la perseveranza atterrerà in una posizione specifica a nord dell'equatore marziano in un cratere largo 28 miglia chiamato Jezero, un sito selezionato da un team scientifico. Il sito è attraente perché si pensa che un tempo il cratere contenesse un lago delle dimensioni del lago Tahoe.

"Se guardi il sito, puoi vedere le prove di un grande canale fluviale che porta nel cratere, creando un delta dove entrava in un lago, e un secondo grande canale fluviale che fuoriesce dal cratere, " dice Horgan. "Questo sito di atterraggio è eccitante perché abbiamo prove davvero chiare che questo antico lago esisteva, che aveva acqua liquida persistente per un tempo abbastanza lungo da creare questo antico delta, e che c'era abbastanza flusso d'acqua da traboccare dall'altro lato per creare il canale di deflusso. Ciò suggerisce che il lago fosse un ambiente longevo e stabile che avrebbe potuto essere abitato da antiche forme di vita microbica".

Il rover tenterà di atterrare sul bordo del cratere vicino al delta in modo da poter esplorare entrambi i paesaggi. Il sito di destinazione è noto come "ellisse di atterraggio".

"L'ellisse di atterraggio per Marte 2020 è di circa 7 per 9 chilometri [4,4 per 5,6 miglia], che in realtà è molto piccolo. Se ripensi anche a 17 anni fa, quando abbiamo inviato due rover, Spirito e opportunità, verso Marte, la loro ellisse di atterraggio era lunga circa 100 chilometri per ciascuno di loro. Così, siamo diventati davvero bravi a individuare il nostro atterraggio, " lei dice.

La scienza

Per questa missione su Marte, gli scienziati stanno cercando segni di vita passata cercando biofirme, che sono indizi che la vita un tempo esisteva lì. Le biofirme possono variare da qualcosa di piccolo come isotopi specifici o sostanze chimiche prodotte da esseri viventi, come il colesterolo, a qualcosa di molto più grande, come fossili microscopici.

"Un osso di dinosauro è un esempio di biofirma che troviamo nelle antiche rocce della Terra, " dice Horgan. "Mi piacerebbe trovare la prova che i dinosauri una volta vagavano per Marte, ma invece cercheremo biofirme di microbi delle dimensioni di un batterio".

È qui che entrano in gioco i campioni memorizzati su Perseverance. Il piano è per una missione separata, da realizzare in collaborazione con l'Agenzia spaziale europea, per tornare su Marte e recuperare i campioni.

"Una volta che i campioni sono tornati sulla Terra, possiamo usare strumenti molto più potenti, come i microscopi elettronici a scansione, per confermare se queste biofirme sono state create da microbi, " lei dice.

"Come parte del nostro lavoro per valutare Jezero durante la selezione del sito, Ho guidato una squadra per studiare la mineralogia dei depositi lacustri. E abbiamo ottenuto dei risultati davvero fantastici".

Horgan e i suoi colleghi hanno scoperto prove di carbonati attorno al bordo dell'ex lago, in quello che Horgan descrive come un "anello della vasca da bagno". L'anello dei carbonati si verifica proprio dove sono previsti antichi litorali e spiagge per il lago, così la squadra ha proposto che si formassero sul bordo del lago.

Sulla terra, i carbonati sono noti per due cose. Uno, indicano che il sito in cui si trovano un tempo conteneva acqua. Secondo, formano sedimenti solitamente ricchi di fossili.

"Questo è davvero eccitante perché è esattamente il tipo di posto in cui andresti a cercare le biofirme microbiche da un lago sulla Terra. Quando quei minerali precipitano fuori dall'acqua, possono intrappolare qualsiasi cosa, compresi microbi e materiali organici, "dice. "Allora, abbiamo lavorato molto sul team per cercare di pianificare il modo in cui esploreremo questo sito".

L'atterraggio

"L'atterraggio è sempre così stressante perché in pratica stai inviando il tuo prezioso rover, a cui hai passato così tante ore a pensare e a lavorare, in una gigantesca palla di fuoco per sbattere contro la superficie di un pianeta, " dice. "La palla di fuoco si forma perché il rover entra nell'atmosfera di Marte alle 13, 000 miglia orarie, generando un enorme involucro di plasma attorno al rover. You can't get radio signals through the plasma fireball. It takes seven minutes for the rover to go down to the surface from when it enters the atmosphere.

"But it also takes seven minutes for the radio signal to get back to Earth. So, by the time we receive the signal that the rover has hit the atmosphere, either it is actually on the surface of the planet doing well, or it has crashed into the surface. You just don't know, so we'll be anxiously waiting to get that first signal back from the rover to know that it landed safely. That's why we call it the seven minutes of terror."

The future

"One of the best things about a Mars mission like this is that it's a great opportunity for students to get involved. I have a couple of graduate students who are helping with landing site analysis on the team and will help operate the rover on Mars, " Horgan says. "We're planning to have undergrads back at Purdue also working on rover data processing and analysis."

Sometimes the work with students includes field work at sites on Earth that may resemble terrain on Mars, which scientists call an analog environment. Per esempio, in September 2019 Horgan, dottorato di ricerca student Bradley Garczynski, and a research team traveled eight hours from Istanbul, Tacchino, to a deep lake, Lake Salda. The lake has carbonates and fossilized microbes in the form of stromatolites, exactly of the type that the Mars scientists hope to find on Jezero Crater.

"This is how we train the future of planetary science. We bring them onto the mission, and years from now they can become mission leaders, " Horgan says.