RICOSTRUIRE LA STORIA DELL’ATMOSFERA MARZIANA

Meteo su Marte? Chiedi al geologo

Su Nature uno studio geologico dell’Università del Maryland che traccia la più precisa mappa sulla distribuzione degli isotopi di zolfo su Marte, grazie alla quale sarà forse possibile ricostruire la storia dell’atmosfera del pianeta rosso. Molto diversa da quella terrestre ma forse adatta a ospitare la vita

     17/04/2014
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Un frammento di meteorite marziano.

Un frammento di meteorite marziano.

Un gruppo di geologi dell’Università del Maryland ha analizzato 40 meteoriti caduti sulla Terra da Marte. I segreti dell’atmosfera marziana, nascosti nelle impronte chimiche di queste antiche rocce, possono ora essere svelati.

Lo studio, pubblicato su Nature, mostra come l’atmosfera terrestre e quella marziana si siano molto presto differenziate in alcuni importanti tratti, nei 4.6 miliardi di anni di evoluzione del nostro Sistema Solare. I ricercatori hanno misurato la composizione dello zolfo di 40 meteoriti marziani, un numero di campioni molto maggiore rispetto a quello dei precedenti studi in merito. Su oltre 60.000 meteoriti trovati a Terra, solo 69 sono stati identificati come frammenti di roccia provenienti da Marte.

I meteoriti analizzati sono rocce ignee che, formatesi su Marte, sono state scagliate nello spazio quando un asteroide o una cometa hanno impattato sul pianeta rosso, e poi caduti sulla Terra. Il meteorite più antico preso in esame nello studio ha circa 4.1 miliardi di anni, e si è formato quando il nostro sistema solare era in fasce. I più giovani sono datati tra i 200 e i 500 milioni di anni.

Lo studio di meteoriti marziani di età differenti può aiutare gli scienziati a determinare la composizione chimica dell’atmosfera marziana nel corso della sua evoluzione, e capire se il pianeta abbia mai presentato condizioni favorevoli allo sviluppo della vita. Marte e la Terra condividono gli elementi base per la vita, ma le condizioni su Marte sono molto meno favorevoli a causa della superficie arida, della temperatura fredda, dei raggi cosmici radioattivi e della radiazione ultravioletta dal Sole. Alcune caratteristiche della geologia marziana sono evidentemente state originate dall’acqua, segno di condizioni più miti nel passato. Gli scienziati non sono certi di quali siano state le condizioni che hanno permesso all’acqua allo stato liquido di esistere sulla superficie, ma è verosimile che in ciò abbiano giocato un ruolo i gas serra emessi dai vulcani.

Lo zolfo, che abbonda su Marte, potrebbe essere stato tra i gas serra che ne hanno scaldato la superficie, oltre che ottimo cibo per i microbi. Dato che anche i meteoriti sono una ricca fonte di informazioni riguardo allo zolfo marziano, i ricercatori ne hanno analizzato gli atomi residui intrappolati nella roccia. Nei meteoriti marziani, una parte dello zolfo proviene dalle rocce fuse, o magma, ricaduto sulla superficie durante le eruzioni vulcaniche o disperso nell’atmosfera e stabilizzato con processi fotochimici.

Crediti: NASA / JPL

Crediti: NASA / JPL

Lo zolfo ha per sua natura isotopi stabili, ognuno con la sua propria impronta atomica. È anche assai versatile da un punto di vista chimico, perché interagisce con molti altri elementi, e ogni interazione distribuisce gli isotopi di zolfo in modo differente. Misurando la quantità di isotopi di zolfo di un campione di roccia possiamo sapere se proviene dal magma delle profondità sotto la superficie, se si tratta di anidride solforosa proveniente dall’atmosfera o un composto affine, o se è invece il prodotto di attività biologica.

Usando le attuali tecniche di tracciamento degli isotopi di zolfo nei campioni di meteoriti marziani i ricercatori sono stati in grado di identificare una parte dello zolfo come prodotto dei processi fotochimici nell’atmosfera marziana. Lo zolfo si era inizialmente depositato sulla superficie, per essere poi incorporato nel magma che ha dato origine alle rocce ignee. L’impronta isotopica ritrovata nei campioni di meteorite è differente da quella che sarebbe stata prodotta da forme di vita basate sullo zolfo. I ricercatori hanno così scoperto che le reazioni chimiche che coinvolgono lo zolfo nell’atmosfera marziana sono differenti da quelle che hanno avuto luogo nelle prime fasi della storia geologica della Terra. E questo suggerisce che le atmosfere primordiali dei due pianeti fossero molto differenti.

Non è chiara l’esatta natura delle differenze, ma altre prove suggeriscono che a ridosso della formazione del nostro Sistema Solare molta dell’atmosfera marziana andò perduta,  assottigliandosi rispetto a quella terrestre, con minori concentrazioni di anidride di carbonio e altri gas. Questa sarebbe una delle ragioni per cui oggi Marte è troppo freddo per la presenza di acqua allo stato liquido. Ma potrebbe non essere sempre stato così.

“I modelli climatici mostrano come una moderata abbondanza di anidride solforosa nell’atmosfera dopo episodi di tipo vulcanico, che si sono verificati nel corso della storia marziana, possano aver prodotto un riscaldamento tale da consentire l’esistenza di acqua allo stato liquido sulla superficie per periodi lunghi”, sostiene Heather Franz, ricercatore associato dell’Università del Maryland che lavora nel team scientifico del rover Curiosity al Goddard Space Flight Center della NASA. “Le nostre misurazioni dello zolfo nei meteoriti marziani restringono il campo delle possibilità, visto che il modello di isotopi che possiamo osservare indica un tipo di attività fotochimica su Marte differente da quella avvenuta sulla giovane Terra.

Alte dosi di anidride solforosa per lunghi periodi potrebbero aiutarci a spiegare la presenza sul pianeta rosso di tracce geologiche di fiumi oggi asciutti e di altre prove della presenza di acqua allo stato liquido nel passato. Le condizioni di calore potrebbero essere durate abbastanza a lungo da permettere anche lo sviluppo della vita a livello microbico.

Il team di Franz ha raccolto la più completa mappa della distribuzione degli isotopi di zolfo su Marte. In effetti i ricercatori hanno realizzato un database delle impronte atomiche che fornisce un modello standard per la comparazione delle rocce raccolte da Curiosity e da eventuali future missioni su Marte.