La rivelazione più sorprendente del Curiosity Mars Rover della NASA, ovvero che il metano sta filtrando dalla superficie del cratere Gale, ha fatto grattare la testa agli scienziati.
Le creature viventi producono la maggior parte del metano sulla Terra. Ma gli scienziati non hanno trovato segni convincenti di vita attuale o antica su Marte, e quindi non si aspettavano di trovare metano lì. Eppure, il laboratorio chimico portatile a bordo di Curiosity, noto come SAM, o Sample Analysis at Mars, ha continuamente annusato tracce di gas vicino alla superficie del cratere Gale, l’unico posto sulla superficie di Marte dove finora è stato rilevato metano. La sua probabile fonte, presumono gli scienziati, sono meccanismi geologici che coinvolgono acqua e rocce nelle profondità sotterranee.
Se questa fosse tutta la storia, le cose sarebbero facili. Tuttavia, SAM ha scoperto che il metano si comporta in modi inaspettati nel cratere Gale. Appare di notte e scompare durante il giorno. Fluttua stagionalmente e talvolta raggiunge livelli 40 volte superiori al normale. Sorprendentemente, anche il metano non si accumula nell'atmosfera:l'ExoMars Trace Gas Orbiter dell'ESA (l'Agenzia spaziale europea), inviato su Marte appositamente per studiare il gas nell'atmosfera, non ha rilevato metano.
"È una storia con molti colpi di scena", ha affermato Ashwin Vasavada, scienziato del progetto Curiosity presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California, che guida la missione di Curiosity.
Il metano tiene impegnati gli scienziati di Marte con lavori di laboratorio e progetti di modellazione al computer che mirano a spiegare perché il gas si comporta in modo strano e viene rilevato solo nel cratere Gale. Un gruppo di ricerca della NASA ha recentemente condiviso una proposta interessante.
Riferendo in un articolo di marzo sul Journal of Geophysical Research:Planets, il gruppo ha suggerito che il metano, indipendentemente da come viene prodotto, potrebbe essere sigillato sotto il sale solidificato che potrebbe formarsi nella regolite marziana, che è il "terreno" fatto di rocce rotte e polvere. . Quando la temperatura aumenta durante le stagioni o le ore del giorno più calde, indebolendo il sigillo, il metano potrebbe fuoriuscire.
Guidati da Alexander Pavlov, uno scienziato planetario del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, i ricercatori suggeriscono che il gas può anche esplodere in sbuffi quando le guarnizioni si rompono sotto la pressione, ad esempio, di un rover delle dimensioni di un piccolo SUV che ci passa sopra. . L'ipotesi del team potrebbe aiutare a spiegare perché il metano viene rilevato solo nel cratere Gale, ha detto Pavlov, dato che è uno dei due posti su Marte in cui un robot sta vagando e perforando la superficie. (L'altro è il cratere Jezero, dove sta lavorando il rover Perseverance della NASA, sebbene quel rover non abbia uno strumento per il rilevamento del metano.)
Pavlov fa risalire l'origine di questa ipotesi a un esperimento non correlato condotto nel 2017, che prevedeva la coltivazione di microrganismi in un permafrost marziano simulato (terreno ghiacciato) intriso di sale, come lo è gran parte del permafrost marziano.
Pavlov e i suoi colleghi hanno testato se i batteri noti come alofili, che vivono nei laghi di acqua salata e in altri ambienti ricchi di sale sulla Terra, potessero prosperare in condizioni simili su Marte.
I risultati sulla crescita dei microbi si sono rivelati inconcludenti, ha detto, ma i ricercatori hanno notato qualcosa di inaspettato:lo strato superiore del terreno ha formato una crosta di sale mentre il ghiaccio salato sublimava, trasformandosi da solido a gassoso e lasciando dietro di sé il sale.
Permafrost su Marte e sulla Terra
"Non ci abbiamo pensato molto al momento", ha detto Pavlov, ma si è ricordato della crosta del suolo nel 2019, quando lo spettrometro laser sintonizzabile di SAM ha rilevato un'esplosione di metano che nessuno poteva spiegare.
"È stato allora che mi è scattato in mente", ha detto Pavlov. Ed è stato allora che lui e un team hanno iniziato a testare le condizioni che potrebbero formarsi e rompere i sigilli di sale induriti.
Il team di Pavlov ha testato cinque campioni di permafrost intrisi di diverse concentrazioni di un sale chiamato perclorato, molto diffuso su Marte. (Probabilmente oggi non c'è permafrost nel cratere Gale, ma i sigilli potrebbero essersi formati molto tempo fa, quando Gale era più freddo e ghiacciato.) Gli scienziati hanno esposto ciascun campione a temperature e pressioni atmosferiche diverse all'interno di una camera di simulazione di Marte presso la NASA Goddard.
Periodicamente, il team di Pavlov ha iniettato neon, un analogo del metano, sotto il campione di terreno e ha misurato la pressione del gas sotto e sopra di esso. Una pressione più elevata sotto il campione implicava che il gas fosse intrappolato. Alla fine, un sigillo si è formato in condizioni simili a quelle di Marte entro tre-13 giorni solo in campioni con una concentrazione di perclorato compresa tra il 5% e il 10%.
Si tratta di una concentrazione di sale molto più elevata di quella misurata da Curiosity nel cratere Gale. Ma la regolite è ricca di un diverso tipo di minerali salini chiamati solfati, che il team di Pavlov vuole testare successivamente per vedere se possono anche formare sigilli.
Il rover Curiosity è arrivato in una regione che si ritiene si sia formata quando il clima di Marte si stava seccando.
Migliorare la nostra comprensione dei processi di generazione e distruzione del metano su Marte è una raccomandazione chiave della NASA Planetary Mission Senior Review del 2022, e un lavoro teorico come quello di Pavlov è fondamentale per questo sforzo. Tuttavia, gli scienziati affermano che sono necessarie anche misurazioni del metano più coerenti.
SAM rileva la presenza di metano solo diverse volte all'anno perché altrimenti è impegnato a svolgere il suo compito principale di trivellare campioni dalla superficie e analizzarne la composizione chimica.
"Gli esperimenti sul metano richiedono molte risorse, quindi dobbiamo essere molto strategici quando decidiamo di farli", ha affermato Charles Malespin di Goddard, ricercatore principale di SAM.
Tuttavia, per testare la frequenza con cui i livelli di metano aumentano, ad esempio, sarebbe necessaria una nuova generazione di strumenti di superficie che misurino continuamente il metano da molte località su Marte, dicono gli scienziati.
"Parte del lavoro sul metano dovrà essere lasciato ai futuri veicoli spaziali di superficie che saranno più concentrati nel rispondere a queste domande specifiche", ha affermato Vasavada.
Ulteriori informazioni: Alexander A. Pavlov et al, Formazione e stabilità dei sigilli salati del suolo in condizioni simili a Marte. Implicazioni per la variabilità del metano su Marte, Journal of Geophysical Research:Planets (2024). DOI:10.1029/2023JE007841
Informazioni sul giornale: Giornale di ricerca geofisica
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