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Dove è finita l’acqua di Marte?

Inserendo le osservazioni del pianeta rosso in nuovi modelli, recentemente un team di geologi e scienziati atmosferici ha ottenuto una nuova immagine del passato di Marte: la maggior parte della sua antica acqua potrebbe essere rimasta intrappolata all’interno dei minerali presenti nella crosta, dove si troverebbe ancora oggi.

Tuttavia il progetto ABIBOO Studio presentato al concorso della The Mars Society di recente ha ipotizzato di poter costruire una città autosufficiente e sostenibile entro il 2054 sul Pianeta Rosso, sul pendio di una delle scogliere, Tempe Mensa, dove l’accesso all’acqua è abbondante.

La ricerca precedente suggeriva che la maggior parte dell’acqua di Marte fosse scomparsa nello spazio quando le radiazioni del sole hanno spazzato via la sua atmosfera. Ma questo nuovo studio, pubblicato sulla rivista Science e presentato in modalità virtuale durante la Lunar and Planetary Science Conference di quest’anno, ha concluso che l’acqua di Marte è parzialmente evaporata nell’atmosfera ed è parzialmente rimasta intrappolata nella roccia.

A seconda della quantità di acqua che si considera come punto di partenza, il nuovo modello stima che una percentuale compresa tra il 30 e il 99% sia rimasta intrappolata nei minerali della crosta del pianeta, mentre la parte restante sia finita nello spazio. È un intervallo piuttosto ampio ed entrambi i processi probabilmente hanno contribuito a questa situazione, quindi “la verità sta da qualche parte nel mezzo”, spiega Briony Horgan, scienziato planetario presso l’Università Purdue, non coinvolto nel nuovo studio.

Se il nuovo modello risulterà preciso, bisognerà riscrivere la storia dell’“adolescenza” del pianeta. Vista la notevole quantità di acqua che pensiamo sia intrappolata nella crosta del pianeta, oggi dobbiamo considerare la possibilità che Marte contenesse una quantità di acqua notevolmente superiore all’inizio della sua storia rispetto alle stime dei modelli precedenti e che quell’epoca remota potrebbe essere stata molto più favorevole alla vita microbica di quanto non si credesse un tempo.

“Questa pubblicazione ammette la possibilità che una volta Marte sia stato un pianeta blu, anche se per un breve periodo di tempo”, prosegue Paul Byrne, scienziato planetario presso l’Università statale della Carolina del Nord, che non ha partecipato al nuovo studio.

Da pianeta ricco d’acqua a pianeta arido

Numerosi letti fluviali prosciugati, delta, bacini lacustri e mari interni rendono evidente il fatto che la superficie di Marte una volta ospitava grandi masse di acqua. Nell’emisfero settentrionale probabilmente erano presenti uno o più oceani, anche se questa considerazione è oggetto di intenso dibattito. Oggi, a parte una possibile serie di laghi e falde acquifere salate nel sottosuolo, la maggior parte dell’acqua di Marte è bloccata nelle calotte polari o nel ghiaccio sepolto al di sotto della superficie.

Analizzando la composizione chimica dei meteoriti marziani di diverse epoche, e sfruttando il rover Curiosity della NASA per studiare le rocce antiche e misurare l’attuale atmosfera di Marte, gli scienziati sono stati in grado di stimare quanta acqua superficiale, sotto forma di ghiaccio, acqua liquida o vapore acqueo, doveva essere presente in specifici momenti della storia di Marte. Gli scienziati ritengono che nelle epoche più remote, se tutta quell’acqua si fosse presentata in forma liquida, avrebbe ricoperto l’intero pianeta formando un oceano profondo dai 45 ai 240 metri circa.

L’atmosfera di Marte era più consistente in passato e la sua pressione permetteva la presenza di acqua liquida sulla superficie. Ma un progetto elaborato utilizzando il satellite orbitale della NASA MAVEN ha scoperto che la maggior parte dell’atmosfera del pianeta è stata spazzata via dal vento solare — particelle cariche emesse dal sole — forse appena 500 milioni di anni dopo la formazione di Marte. I motivi non sono chiari, anche se la scomparsa precoce del campo magnetico protettivo del pianeta probabilmente ha avuto un ruolo fondamentale.

In ogni caso, la scomparsa dell’atmosfera ha portato all’evaporazione di circa il 90 percento dell’acqua superficiale di Marte determinando inoltre la dissoluzione del vapore acqueo da parte delle radiazioni ultraviolette e rendendo Marte una terra desolata e inaridita.

Indizi nascosti nei tesori marziani

Perlomeno, è così che viene raccontata la storia, ma di fatto rimane qualche “buco” nella trama.

In precedenza, il destino dell’acqua antica del pianeta veniva determinato basandosi sul tipo di idrogeno rilevato nell’attuale atmosfera di Marte. Mentre il vapore acqueo nell’aria viene bombardato dalle radiazioni ultraviolette del sole, l’idrogeno si separa dall’ossigeno nelle molecole d’acqua. Essendo un gas leggero, quell’idrogeno libero si disperde facilmente nello spazio, tuttavia, una parte del vapore acqueo, contiene una versione più pesante dell’idrogeno, chiamata deuterio, che ha maggiori probabilità di rimanere nell’atmosfera.

Gli scienziati sanno quale dovrebbe essere il rapporto naturale tra idrogeno e deuterio su Marte, quindi la quantità di deuterio rimasta può essere usata per stabilire la quantità della versione più leggera presente anticamente sul pianeta. In questo modo il deuterio agisce come un’impronta “fantasma” che rivela la quantità di acqua antica che poi si è liberata nello spazio.

Ancora oggi Marte sta perdendo idrogeno e gli scienziati sono in grado di misurarne la velocità per stabilire quanta acqua viene dispersa in modo permanente. Se questa velocità fosse rimasta costante negli ultimi 4,5 miliardi di anni, non sarebbe stata neanche lontanamente sufficiente per spiegare la scomparsa di una tale quantità di acqua superficiale, afferma l’autrice principale del nuovo studio Eva Linghan Scheller, dottoranda presso la Caltech.

Un altro indizio è arrivato da tutti i satelliti orbitali e rover che esaminano le rocce di Marte. Negli ultimi due decenni, sono stati scoperti numerosi minerali contenenti acqua, tra cui molte argille. Inizialmente, erano state trovate solo alcune macchie sporadiche, ma oggi “abbiamo le prove della presenza di un notevole volume di minerali idrati sulla superficie”, prosegue Horgan.

Tutti questi minerali idrati, estremamente antichi, suggeriscono che molto tempo fa l’acqua abbondava sull’antico suolo marziano, molta più di quanto non si pensasse basandosi esclusivamente sullo studio del deuterio.

“È servito un po’ di tempo per trovare tutte le esposizioni dei minerali idrati che abbiamo rinvenuto e poi per rendersi conto della loro importanza su scala globale”, aggiunge Kirsten Siebach, scienziata planetaria presso l’Università Rice, non coinvolta nello studio.

Due modi per uccidere un pianeta

Uno dei problemi era che i modelli precedenti non tenevano in debito conto la capacità della crosta di intrappolare l’acqua all’interno dei suoi minerali, spiega Scheller che, insieme ai suoi colleghi, ha deciso di realizzare un nuovo modello per stimare dove è scomparsa l’acqua di Marte nel corso della sua intera vita di 4,5 miliardi di anni.

Il modello fa alcune supposizioni tra cui, innanzitutto, la quantità di acqua presente su Marte in passato, quanta ne abbia ricevuto il pianeta successivamente tramite gli asteroidi carichi d’acqua e le comete ghiacciate, quanta ne sia andata dispersa nello spazio nel corso del tempo e quanta attività vulcanica abbia depositato altra acqua sulla superficie del pianeta. In base ai valori di queste variabili, il team ha calcolato che Marte un tempo poteva avere acqua superficiale sufficiente per formare un oceano globale profondo da 100 a 1500 metri circa.

In un periodo compreso tra 4,1 e 3,7 miliardi di anni fa, la quantità di acqua superficiale si è ridotta notevolmente, venendo assorbita dai minerali della crosta e disperdendosi nello spazio. Nessuno dei minerali idrati trovati finora è risultato più “giovane” di tre miliardi di anni, aggiunge Scheller, il che implica che Marte è stato un pianeta arido per la maggior parte della sua vita.

Il nuovo modello presenta alcuni limiti, e alcuni dettagli chiave rimangono incerti. Ma è un passo importante che “sicuramente sarà utile in molte indagini future sulla storia dell’acqua su Marte”, afferma Geronimo Villanueva, scienziato planetario presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, in Maryland, che non è stato coinvolto nel nuovo studio.

Da un certo punto di vista, aiuta a spiegare la discrepanza tra la quantità di acqua stimata in base alle misurazioni del deuterio e la miriade di strutture acquatiche rimaste sulla superficie. Non era chiaro in che modo una massa così ridotta di acqua fosse correlata a così tanti fiumi e laghi, aggiunge Siebach, ma questo nuovo modello offre una soluzione a quel mistero, identificando ulteriori quantità di acqua che potevano essere presenti su Marte.

Tuttavia, la ricerca non modifica la quantità di acqua che gli scienziati pensano sia presente oggi su Marte, che non è molta. Un giorno gli astronauti potrebbero scaldare i minerali idrati su Marte per liberare l’acqua, spiega Horgan, ma sarebbe un’attività a elevato consumo energetico.

“Il merito di questo studio è aver compreso che all’inizio della storia di Marte c’era molta più acqua di quanto si credesse, ed è allora che Marte era più abitabile”, aggiunge Siebach. I microrganismi, se mai sono esistiti, potrebbero essersi diffusi in tutta quell’acqua disponibile, ma avrebbero avuto problemi a sopravvivere nel momento in cui questa è venuta a mancare tre miliardi di anni fa.

L’idea che un volume notevole di acqua possa svanire nella crosta ha implicazioni anche per altri pianeti rocciosi, secondo Byrne dell’Università statale della Carolina del Nord.

L’acqua si lega anche ai minerali terrestri, ma sul nostro pianeta la tettonica a placche li ricicla, rilasciando costantemente la loro acqua attraverso le eruzioni vulcaniche, conclude Siebach. Per contrasto, la crosta immobile di Marte potrebbe aver condannato il pianeta a diventare un deserto arido e freddo. Lo stesso processo di cambiamento è avvenuto su Venere? L’acqua è rimasta intrappolata nella crosta degli esopianeti lontani dal nostro sistema solare?

Scott King, scienziato planetario presso la Virginia Tech, che non è stato coinvolto nello studio, afferma che il modello apre la strada a una comprensione ancora più approfondita del modo in cui Marte e altri pianeti rocciosi si sono evoluti nel corso del tempo.

“Adesso” spiega, “ci troviamo di fronte a tutta una serie di nuovi interrogativi da risolvere e su cui riflettere”.


Fonte: http://www.nationalgeographic.it/rss/all/rss2.0.xml


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