SCIENZA MARZIANA 2021. CON UN COMMENTO DI MARIA CRISTINA DE SANCTIS (INAF)

Cosa faranno Hope, Tianwen-1 e Perseverance

Ora che sono giunti tutt’e tre a destinazione, gli “esploratori marziani“ partiti l’estate scorsa possono iniziare a lavorare. Facciamo dunque il punto sugli obiettivi scientifici delle missioni degli Emirati Arabi, della Cina e degli Stati Uniti, e vediamo quali possibilità lasceranno aperte per la futura esplorazione del programma europeo ExoMars

     19/02/2021
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Prima immagine del Pianeta rosso inviata dalla missione Emirates Mars Hope dopo l’inserimento nell’orbita di Marte il 10 febbraio 2021. L’immagine è stata scattata dall’Emirates eXploration Imager (Ext). Crediti: Emirates Mars Mission

Gli ospiti del 2021 su Marte sono finalmente al completo, dopo l’ammartaggio di Perseverance avvenuto ieri sera, giovedì 18 febbraio, intorno alle 22.

Sette minuti concitati quelli precedenti l’arrivo sulla superficie del Pianeta rosso: l’ingresso in atmosfera, il funzionamento dello scudo termico, l’apertura del paracadute, la decelerazione che sembrava sempre troppo poca, l’accensione dei retrorazzi, la discesa attraverso sottili fili di nylon e, finalmente, la conferma del touchdown. Il tutto senza possibilità di manovra alcuna. Mars 2020 se l’è dovuta cavare da solo – e l’ha fatto egregiamente – a causa degli 11 minuti luce di ritardo nelle comunicazioni. Una diretta-non-diretta degli eventi perché laggiù, a 204 milioni di chilometri, tutto era già accaduto. È arrivato in un soleggiato pomeriggio marziano e si è subito messo all’opera, testimoniando il suo successo e l’inizio della nuova avventura con un’istantanea dei dintorni, con tanto di ombra di sé.

Non è solo, Perseverance, sul Pianeta rosso. Anzi, è l’ultimo arrivato a destino fra le tre missioni partite lo scorso anno e pertinenti a diverse agenzie spaziali. Procedendo con ordine di partenza da Terra e di arrivo su Marte: Al Amal (Hope) degli Emirati Arabi, Tianwen-1 della Cina e Mars 2020 Perseverance della Nasa. Passiamo dunque in rassegna gli obbiettivi scientifici delle tre ospiti marziane del 2021.

Hope. Prima missione araba interplanetaria

Lanciata il 19 luglio 2020, ha preceduto l’arrivo della compagna di viaggio cinese di un solo giorno, entrando in orbita attorno a Marte il 9 febbraio scorso. Orbitando a un’altezza compresa tra i 20mila e i 43mila km, Hope proverà a costruire la prima panoramica completa dell’atmosfera marziana. Cominciando dalla caratterizzazione dell’atmosfera inferiore, cercherà di comprendere le dinamiche climatiche e l’andamento meteorologico globale del pianeta. Inoltre, studiando la presenza e variabilità di idrogeno e ossigeno nell’atmosfera superiore, studierà la dispersione di questi elementi nello spazio. Infine, collegando atmosfera inferiore e superiore, indagherà come il tempo atmosferico sia in grado di interferire e condizionare la fuga di idrogeno e ossigeno.

La foto in bianco e nero di Marte scattata da Tianwen-1, la prima istantanea scattata dal velivolo cinese. Crediti: China National Space Administration

Tianwen-1: la Cina entra fra gli esploratori del Pianeta rosso

È partita il 23 luglio 2020 la missione intitolata all’antico poema cinese “domande al cielo”. Si tratta di un orbiter, un lander e un rover: tre al prezzo di uno, la Cina non vuol farsi mancare proprio nulla. Lo scorso 10 febbraio, dunque, si è compiuto solo il primo dei passi per Tianwen-1: l’arrivo in orbita. Fra circa tre mesi, a maggio 2021, il lander si separerà dall’orbiter e scenderà sulla pianura Utopia Planitia – un luogo relativamente sicuro per l’ammartaggio ma non privo di sorprese scientifiche. Qui il lander libererà un piccolo rover che, per circa 90 giorni marziani, andrà in avanscoperta delle rocce meteoritiche approdate dai vicini crateri per mappare la morfologia e la struttura geologica del sito, per studiare le caratteristiche e la composizione del suolo e, naturalmente, la presenza di ghiaccio d’acqua. L’orbiter Tianwen-1 dovrebbe avvicinarsi fino a 265 chilometri dalla superficie, permettendo alla camera di bordo di scattare immagini con la risoluzione di mezzo metro per pixel. I suoi obiettivi scientifici: misurare la ionosfera e studiare le caratteristiche del clima marziano, e tracciarne anche i campi elettromagnetici e gravitazionali. In una frase, l’obiettivo scientifico principale è quello di mappare la distribuzione di ghiaccio d’acqua sulla superficie e – grazie a un radar – nel sottosuolo, anche in vista – dicono gli scienziati della missione – di soggiorni umani prolungati sul pianeta.

La prima immagine di Marte inviata da Perseverance, subito dopo l’atterraggio. La visuale è ancora in parte oscurata dalla polvere che si è sollevata durante la manovra. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech

Perseverance: alla ricerca di tracce biologiche sull’antico lago marziano

Ultima ma non meno importante, Mars 2020 è stata lanciata lo scorso 30 luglio e, lo dicevamo, è approdata con successo sul cratere marziano Jezero ieri sera.

Il cratere è la sede di un antico lago ghiacciato ed è circondato da altopiani e regioni vulcaniche. Le attuali coordinate di Perseverance rispettano in modo quasi perfetto la progettazione degli scienziati della Nasa: lo vedono collocato sul bordo del cratere, in prossimità degli antichi canali di afflusso Neretva Vallis e Sava Vallis. Sono questi i luoghi più indicati per la ricerca di tracce biologiche di vita passata sul Pianeta rosso, come strutture minerali e fossili lasciati da antichi esseri viventi. Il rover della Nasa sarà in grado di prelevare campioni di materiale dal terreno e conservarli in attesa che una missione futura li possa riportare sulla Terra. Fra gli obiettivi di Perseverance va citata anche un’ambizione tecnologica senza precedenti: nella pancia del rover si trova un piccolo elicottero, Ingenuity, che si prepone di volare per circa 90 secondi in totale autonomia. Un volo dimostrativo ma, se dovesse funzionare, il banco di prova definitivo per la progettazione di droni e rover volanti più grandi e scientificamente dotati, da implementare nelle missioni future.

La discesa di Perseverance immortalata dall’alto dallo strumento HiRise a bordo del Mars Reconnaissance Orbiter della Nasa. Nel riquadro (cliccare per ingrandire) si riconoscono distintamente il paracadute e il rover. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/University of Arizona

«Queste missioni, realizzate da tre diverse agenzie spaziali, ribadiscono l’estremo interesse della comunità scientifica verso Marte. Le missioni sono molto diverse tra loro, con obiettivi scientifici ed esplorativi differenti e in parte diversi da quelli delle missioni che già stavano studiando Marte», ricorda a Media Inaf Maria Cristina De Sanctis, ricercatrice planetologa all’Istituto di astrofisica e planetologia spaziali dell’Inaf, a Roma, e principal investigator di Ma_Miss, uno degli strumenti a bordo del rover Rosalind di ExoMars. «Sappiamo già che queste tre missioni non saranno le ultime e non potranno esaurire le domande ancora aperte, in particolare quelle che riguardano la vita. Per questo motivo, il contributo che la missione europea ExoMars sta già dando – con il Trace Gas Orbiter (Tgo) – e che darà – con l’arrivo del rover Rosalind Franklin – è determinante. Il rover ha infatti una capacità unica e innovativa: quella di accedere ai materiali che si trovano in profondità sotto la superficie, fino a due metri, ovvero oltre quello strato di materiale che si ritiene essere stato “sterilizzato” da vari agenti – come i raggi ultravioletti e i raggi cosmici – e che, di conseguenza, non può preservare tracce di molecole biologiche. Il drill di ExoMars potrà quindi superare questo strato, studiare in dettaglio il sottosuolo con uno spettrometro miniaturizzato e acquisire campioni che, potenzialmente, conservano indicatori biologici. Questi campioni verranno analizzati da un vero e proprio laboratorio finalizzato alla ricerca di vita, ospitato dal rover stesso».