In questa illustrazione, Gli astronauti della NASA perforano il sottosuolo di Marte. L'agenzia sta creando nuove mappe che mostrano dove è più probabile che il ghiaccio sia facilmente accessibile ai futuri astronauti. Credito:NASA
Quindi vuoi costruire una base su Marte. Dove iniziare? Come ogni insediamento umano, sarebbe meglio situato vicino all'acqua accessibile. Non solo l'acqua sarà cruciale per le forniture di supporto vitale, sarà utilizzato per tutto, dall'agricoltura alla produzione del propellente per razzi di cui gli astronauti avranno bisogno per tornare sulla Terra.
Portare tutta quell'acqua su Marte sarebbe costoso e rischioso. Ecco perché la NASA ha coinvolto scienziati e ingegneri dal 2015 per identificare i depositi di ghiaccio d'acqua marziano che potrebbero essere alla portata degli astronauti sulla superficie del pianeta. Ma, Certo, l'acqua ha un enorme valore scientifico, anche:se la vita microbica attuale può essere trovata su Marte, probabilmente sarebbe anche vicino a queste fonti d'acqua.
Un nuovo studio che appare in Astronomia della natura include una mappa completa che descrive dove è più o meno probabile che il ghiaccio d'acqua si trovi nell'emisfero settentrionale del pianeta. Combinando 20 anni di dati dal Mars Odyssey della NASA, Mars Reconnaissance Orbiter, e l'ormai inattivo Mars Global Surveyor, la carta è il lavoro di un progetto chiamato Subsurface Water Ice Mapping, o NUOTARE. Lo sforzo SWIM è guidato dal Planetary Science Institute di Tucson, Arizona, e gestito dal Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California.
"La prossima frontiera per Marte è che gli esploratori umani scendano sotto la superficie e cerchino segni di vita microbica, " ha detto Richard Davis, che guida gli sforzi della NASA per trovare risorse marziane in preparazione per l'invio di umani sul Pianeta Rosso. "Ci rendiamo conto che dobbiamo creare nuove mappe del ghiaccio sotto la superficie per migliorare la nostra conoscenza di dove si trova quel ghiaccio sia per la scoperta scientifica che per avere risorse locali su cui gli astronauti possono fare affidamento".
Due viste dell'emisfero nord di Marte (proiezione ortografica centrata sul polo nord), entrambi con fondo grigio in rilievo sfumato. Sulla sinistra, l'ombreggiatura grigio chiaro mostra la zona di stabilità del ghiaccio settentrionale, che si sovrappone all'ombreggiatura viola della regione di studio SWIM. Sulla destra, l'ombreggiatura blu-grigio-rosso mostra dove lo studio SWIM ha trovato prove della presenza (blu) o dell'assenza (rosso) di ghiaccio sepolto. L'intensità dei colori riflette il grado di accordo (o coerenza) mostrato da tutti i set di dati utilizzati dal progetto.
Nel futuro prossimo, La NASA prevede di organizzare un seminario per esperti multidisciplinari per valutare potenziali siti di atterraggio umano su Marte sulla base di questa ricerca e di altri criteri scientifici e ingegneristici. Questo progetto di mappatura potrebbe anche informare i sondaggi dei futuri orbiter che la NASA spera di inviare al Pianeta Rosso.
La NASA ha recentemente annunciato che, insieme a tre agenzie spaziali internazionali, la firma di una dichiarazione di intenti per esplorare un possibile concetto di missione internazionale Mars Ice Mapper. La dichiarazione riunisce le agenzie per stabilire un team concettuale congiunto per valutare il potenziale della missione e le opportunità di partnership tra NASA, l'Agenzia Spaziale Italiana (Agenzia Spaziale Italiana), l'Agenzia spaziale canadese, e la Japan Aerospace Exploration Agency.
Posizione, Posizione, Posizione
Chiedi agli scienziati e agli ingegneri di Marte dove si trova il ghiaccio sotto la superficie più accessibile, e la maggior parte indicherà l'area al di sotto della regione polare di Marte nell'emisfero settentrionale. Sulla terra, questa regione è dove trovi il Canada e l'Europa; su Marte, comprende le pianure dell'Arcadia Planitia e le valli ghiacciate del Deuteronilus Mensae.
Il Phoenix Mars Lander della NASA mostra la trincea, chiamato 'Dodo-Riccioli d'Oro, ' privo di grumi di ghiaccio visti in precedenza. Il ghiaccio si era sublimato, un processo simile all'evaporazione, nel corso di quattro giorni. Credito:NASA/JPL-Caltech/Università dell'Arizona/Texas A&M University
Tali regioni rappresentano letteralmente una via di mezzo tra dove trovare più ghiaccio d'acqua (i poli) e dove trovare più luce solare e calore (l'equatore). Le medie latitudini settentrionali offrono anche altitudini favorevoli per l'atterraggio. Più bassa è l'elevazione, maggiore è l'opportunità che un veicolo spaziale ha di rallentare sfruttando l'attrito dell'atmosfera marziana durante la sua discesa in superficie. Questo è particolarmente importante per i lander pesanti di classe umana, poiché l'atmosfera di Marte è densa solo dell'1% rispetto a quella terrestre e quindi fornisce meno resistenza per i veicoli spaziali in arrivo.
"In definitiva, La NASA ha incaricato il progetto SWIM di capire quanto vicino all'equatore ci si possa avvicinare per trovare il ghiaccio sotto la superficie, " ha detto Sydney Do, il Mars Water Mapping Project a capo del JPL. "Immagina di aver tracciato una linea ondulata su Marte che rappresenta quel confine di ghiaccio. Questi dati ci consentono di tracciare quella linea con una penna più fine invece di un pennarello spesso e di concentrarci sulle parti di quella linea che sono più vicine all'equatore".
Ma sapere se una superficie nasconde del ghiaccio non è facile. Nessuno dei set di dati strumentali utilizzati nello studio è stato progettato per misurare direttamente il ghiaccio, ha detto Gareth Morgan del Planetary Science Institute, il co-responsabile del progetto SWIM e l'autore principale del documento. Anziché, ogni strumento orbiter rileva diverse proprietà fisiche:alte concentrazioni di idrogeno, alta velocità delle onde radar, e la velocità con cui la temperatura cambia in una superficie, che può suggerire la presenza di ghiaccio.
"Nonostante disponga di 20 anni di dati e di una fantastica gamma di strumenti, è difficile combinare questi set di dati, perché sono tutti così diversi, "Ha detto Morgan. "Ecco perché abbiamo valutato la consistenza di un segnale di ghiaccio, che mostra le aree in cui più set di dati indicano la presenza di ghiaccio. Se tutti e cinque i set di dati puntano al ghiaccio, il bingo".
Se, dire, solo due di loro lo hanno fatto, il team avrebbe cercato di scoprire quanto fossero coerenti i segnali e quali altri materiali potessero crearli. Anche se i diversi set di dati non erano sempre perfetti, spesso si completavano a vicenda. Per esempio, i radar attuali scrutano in profondità nel sottosuolo ma non vedono i primi 30-50 piedi (da 10 a 15 metri) sotto la superficie; uno spettrometro di neutroni a bordo di un orbiter ha misurato l'idrogeno nello strato di suolo più alto ma non al di sotto. Le foto ad alta risoluzione hanno rivelato il ghiaccio lanciato sulla superficie dopo i recenti impatti di meteoriti, fornendo prove dirette per integrare radar e altri indicatori di rilevamento a distanza del ghiaccio d'acqua.
L'immagine è un estratto da un'osservazione del Mars Reconnaissance Orbiter della NASA che mostra l'impatto di un meteorite che ha scavato questo cratere su Marte e ha esposto ghiaccio brillante che era stato nascosto appena sotto la superficie in questa posizione. Credito:NASA/JPL-Caltech/Univ. dell'Arizona
Prossimi passi
Mentre gli esperti di Marte studiano queste nuove mappe del ghiaccio sotto la superficie, La NASA sta già pensando a quali sarebbero i prossimi passi. Per uno, i punti ciechi nei dati attualmente disponibili possono essere risolti inviando una nuova missione radar su Marte che potrebbe raggiungere le aree di maggiore interesse per i pianificatori di missioni umane:ghiaccio d'acqua negli strati superiori del sottosuolo.
Una futura missione incentrata sul radar mirata alla superficie vicina potrebbe anche dire agli scienziati di più sul mix di materiali trovati nello strato di roccia, polvere, e altro materiale trovato sopra il ghiaccio. Materiali diversi richiederanno strumenti e approcci specializzati per lo scavo, perforazione, e l'accesso ai depositi di acqua-ghiaccio, in particolare nell'ambiente marziano estremo.
Gli sforzi di mappatura nel 2020 potrebbero aiutare a rendere possibili le missioni umane su Marte già nel 2030. Ma prima di ciò, ci sarà un robusto dibattito sulla posizione del primo avamposto dell'umanità su Marte:un luogo in cui gli astronauti avranno le risorse locali di ghiaccio d'acqua necessarie per sostenerli, mentre saranno anche in grado di fare scoperte di alto valore sull'evoluzione dei pianeti rocciosi, abitabilità, e il potenziale per la vita su mondi oltre la Terra.
