Decenni di ricerche sono state finalmente coronate dal successo: gli scienziati stanno per svelare dove il carbonio è apparso nel suolo e nell'atmosfera del pianeta rosso.
Sei anni dopo l'inizio dei lavori al Gale Crater sulla superficie marziana, il rover Curiosity ha fatto forse la scoperta più importante nella ricerca di segni di vita: la superficie rocciosa del pianeta rosso brulica di molecole organiche e di tanto in tanto il gas penetra persino nella sua atmosfera rarefatta il metano è la più semplice delle molecole organiche. Per fare un confronto: sulla Terra, le sostanze carboniose sono la base della vita.
Entrambe le scoperte sono state effettuate nel corso dell'analisi dei campioni raccolti da Curiosity. Al SAM, il laboratorio di chimica in miniatura del rover, chiamato anche "forno", minuscoli frammenti di aria, roccia e suolo vengono "arrostiti" per essere studiati a livello molecolare. Così, nei campioni di pietra fangosa antica, è stata trovata un'ampia varietà di molecole organiche. Un altro studio, durato non meno di cinque anni, ha rilevato fluttuazioni regolari del metano nell'atmosfera marziana. Il picco delle emissioni è stato durante l'estate marziana. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Science.
Tuttavia, non importa quanto eccitino l'immaginazione, le conclusioni sulla vita passata, presente e futura su Marte non sono ancora definitive: il metano si trova ovunque nell'atmosfera dei giganti gassosi. E questo non parla affatto della presenza della vita: il metano è formato da una banale interazione tra l'acqua corrente e le pietre riscaldate. Inoltre, altre molecole organiche semplici sono note per essere trovate in alcuni meteoriti e nubi di gas interstellari. “È estremamente difficile provare scientificamente l'esistenza della vita su Marte. Ciò richiede di mostrare letteralmente una fotografia del fossile , afferma Chris Webster, chimico del Jet Propulsion Laboratory e autore principale della ricerca sul metano.
Dove è finito il carbonio marziano?
La stessa presenza di molecole organiche su Marte non è sorprendente. Come ogni altro pianeta del nostro sistema solare, Marte riceve regolarmente la sua quota di micrometeoriti ricchi di carbonio e polvere cosmica. Tuttavia, la sonda spaziale Viking della NASA, che è atterrata sul pianeta rosso nel 1976, ha fatto una scoperta sensazionale: si è scoperto che c'è ancora meno carbonio nel suolo marziano che nelle rocce lunari senza vita. "Questa è stata una grande sorpresa", spiega l'astrobiologa Caroline Freissinet, coautrice dello studio Curiosity sull'argillite e del Laboratorio per la ricerca atmosferica e spaziale in Francia. "Sfortunatamente, questo ha portato al collasso dell'intero programma marziano".
Da allora, gli scienziati hanno cercato con zelo il carbonio su Marte, o almeno lottano per spiegare perché non è stato trovato. L'intuizione chiave è arrivata nel 2008, quando il lander Phoenix della NASA ha trovato sali di perclorato, molecole altamente reattive contenenti cloro, in campioni di terreno prelevati vicino al polo nord di Marte. Combinati con la brillante luce ultravioletta e i raggi cosmici dallo spazio, i perclorati distruggono tutta la materia organica sulla superficie, senza lasciare tracce nemmeno per i sensori sensibili dei rover su Marte. Forse, hanno suggerito alcuni ricercatori, la materia organica residua di Marte - e, quindi, ogni segno di vita passata o presente - si annida nelle sue profondità.
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Nel 2015, tuttavia, Curiosity si è avvicinata a dimostrare l'esistenza di molecole organiche su Marte quando, riscaldando campioni di terreno a 800 gradi Celsius in un forno, ha scoperto tracce di composti di carbonio contaminati dal cloro. Tuttavia, proprio all'inizio della missione marziana, gli scienziati hanno scoperto una perdita di reagenti chimici contenenti carbonio da una serie di componenti del "forno" stesso, che potrebbe portare alla contaminazione dei campioni. Per combattere l'inquinamento, il team di Curiosity si è concentrato sulla ricerca di altri campioni di sostanze organiche contenenti cloro, riducendo contemporaneamente la temperatura del "forno" - durante i cicli successivi si è riscaldato solo fino a 400 gradi.
Prima di intraprendere un nuovo compito, il team si è assicurato che questa volta nulla fosse trascurato. Dopo aver ricontrollato il livello di inquinamento di fondo, Fressinet ei suoi colleghi hanno "cotto" campioni di pietre fangose, risalenti a tre miliardi di anni fa, a una temperatura di 500 gradi Celsius - i perclorati sono completamente bruciati con esso. I tiofeni, molecole relativamente piccole e semplici a forma di anello contenenti sia carbonio che zolfo, sono stati trovati nella cenere. Quest'ultimo sembra provenire da un minerale ricco di zolfo chiamato jarosite. In precedenza, Curiosity aveva scoperto i suoi depositi risalenti a 3,5 miliardi di anni fa nel Gale Crater - a quanto pare, si sono formati in un momento in cui c'era acqua nel cratere ancora non raffreddato ed era adatto alla vita. Gli scienziati sospettano che il carbonio contenuto nel tiofene provenga da molecole ancora non identificate, ma più grandi,conservato all'interno di jarosite per miliardi di anni.
Nonostante le polemiche sulla scoperta, George Cody, un geochimico del Carnegie Institute of Science che non è stato coinvolto nello studio, ritiene che questo sia un enorme passo avanti. La presenza di queste molecole più grandi, dice, suggerisce la presenza di depositi di carbonio ben conservati nascosti sotto la superficie marziana. Tali prospettive, secondo lui, forniscono una base scientifica per le prossime missioni per raccogliere campioni e restituirli sulla Terra. "Se può essere fatto su Marte, immagina cosa si può ottenere nei laboratori terrestri", dice.
Stagioni e fluttuazioni del metano
Nel frattempo, il rover Curiosity ha effettuato quelle che Webster dice essere le più importanti misurazioni di metano nella storia. Questo gas carbonioso è fondamentale perché la maggior parte del metano terrestre è prodotto da microbi metanogeni che sopravvivono anche in ambienti poveri di ossigeno. Inoltre, il metano viene rapidamente distrutto dalle radiazioni ultraviolette, quindi qualsiasi ritrovamento su Marte è molto probabilmente "fresco": il gas è stato rilasciato solo di recente. Usando il "forno", Webster ei suoi colleghi hanno trovato un livello di fondo costante di metano nell'atmosfera sopra il Gale Crater. Negli ultimi cinque anni, è stato di circa 0,4 parti per miliardo. E sebbene questa quantità sia appena rilevabile, gli astrobiologi ne sono già interessati. È interessante notare che il livello di metano oscilla insieme alle stagioni marziane: nella soleggiata estate, il suo contenuto è tre volte superiore,di un inverno freddo e buio.
Per Webster, questa periodicità è forse la più eccitante delle sue scoperte. In precedenza, su Marte erano state trovate solo prove di emissioni accidentali, ma non stagionali. “Immagina che la tua macchina sia spazzatura. Fino a quando il problema non si ripresenta, non sai mai cosa c'è che non va , spiega Webster. Lui ei suoi colleghi ipotizzano che il metano possa provenire da falde acquifere profonde: in estate si sciolgono, viene rilasciata acqua e si forma gas fresco. Secondo un'altra versione, queste sostanze sono antiche e si sono formate miliardi di anni fa nel corso di vari processi geologici e biologici. Quindi si sono congelati in matrici di ghiaccio e rocce e si distinguono solo durante lo sbrinamento, dalla luce solare. E, infine, c'è la possibilità che i metanogeni marziani sonnecchino nelle viscere del pianeta fino ad oggi,svegliarsi periodicamente e produrre un gas caratteristico con il quale possono essere identificati.
Altri scienziati, che non hanno preso parte allo studio, valutano in modo ambiguo il significato dei risultati per la ricerca della vita su Marte. Michael Mumma, un astrobiologo del Goddard Space Flight Center, afferma che le misurazioni sono fondamentali perché forniscono prove dirette delle sue stesse osservazioni. In precedenza, ha scritto sulle emissioni di metano marziane, che ha scoperto con l'aiuto di telescopi terrestri, sebbene gli scienziati in circolo abbiano accettato la sua scoperta con incredulità.
Il planetologo Marc Fries, che sovrintende alla raccolta della polvere cosmica presso il Lyndon Johnson Space Center, era scettico riguardo alle recenti scoperte di "Curiosity". I meteoriti ricchi di carbonio e la polvere cosmica che entra nell'atmosfera marziana potrebbero essere la fonte delle quantità dichiarate di metano, ha detto. Sottolinea inoltre che la periodicità stagionale non è del tutto coerente con le stagioni marziane. "Un approccio rigoroso e basato sull'evidenza basato sulle prove disponibili presuppone che Marte sia sempre stato e rimanga senza vita", afferma Freese. "Anche avanzare l'ipotesi opposta richiede prove forti". Presto questa ipotesi potrà essere testata dai dati della missione congiunta UE-Russia "Exomars Trace Gas Orbiter". Questa navicella spaziale orbita attorno a Marte dal 2016 e mostra le concentrazioni di metano e altri gas dall'alto.
Webster, a sua volta, afferma che nessuna delle possibili spiegazioni è favorita fino a quando non vengono tratte le conclusioni finali. Andando avanti gradualmente è l'approccio della NASA all'esplorazione di Marte, osserva Fressinet: "Passo dopo passo, missione dopo missione".
Adam Mann
