Negli ultimi sei decenni, oltre 40 missioni di esplorazione spaziale hanno notevolmente migliorato la nostra comprensione della storia climatica e della diversità chimica di Marte. Gli orbiter hanno mappato la distribuzione globale di minerali idrati, mentre i lander e i rover hanno individuato metano, molecole organiche e ghiaccio d’acqua nel sottosuolo, tutti elementi che suggeriscono che il pianeta fosse un tempo potenzialmente abitabile.
Un ritratto di Marte ottenuto dal telescopio spaziale Hubble. L’immagine è stata realizzata a partire da una serie di esposizioni effettuate il 27 agosto 2003 utilizzando la Wide Field and Planetary Camera. Crediti: Nasa, J. Bell (Cornell U.) e M. Wolff (Ssi); K. Noll e A. Lubenow ( STScI ); M. Hubbard (Cornell U.); R. Morris ( Nasa /Jsc); P. James (U. Toledo); S. Lee (U. Colorado); T. Clancy, B. Whitney e G. Videen (Ssi); Y. Shkuratov (Kharkov U.)
Nonostante questi progressi nella ricostruzione della storia passata e presente di Marte, la questione se la vita sul pianeta esista o sia mai esistita rimane ancora irrisolta. Una missione che nei prossimi anni tenterà di rispondere a questo interrogativo è la missione di recupero di campioni Tianwen-3, dell’agenzia spaziale cinese (Cnsa). Il concetto della missione, dalla selezione del carico utile alla strategia di analisi dei campioni, comprese le misure per prevenire contaminazioni esobiologiche sulla Terra, è descritto in un articolo pubblicato lo scorso 19 giugno su Nature Astronomy.
Annunciata per la prima volta nel giugno del 2022 e ufficialmente confermata dalla Cnsa il 27 giugno 2024, la missione, il cui lancio è previsto nel 2028, prevede di raccogliere almeno 500 grammi di suolo marziano e riportarlo sulla Terra nel 2031, per cercare tracce di possibili organismi viventi o biofirme.
Il profilo della missione è illustrato nell’infografica che vedete in basso. Per raggiungere i suoi obiettivi, Tianwen-3 prevede il lancio di due moduli distinti: uno è l’Orbiter-Returner-Combination (Orc), costituito da un orbiter e da un veicolo di ritorno dei campioni; l’altro è il Lander-Ascender-Combination (Lac), che include un lander, un veicolo di risalita e un piccolo drone.
Ecco i principali passaggi della missione: una volta sulla superficie marziana, il lander acquisirà campioni di superficie con un braccio robotico, mentre un trapano in grado di raggiungere i due metri di profondità preleverà campioni dal sottosuolo. A supporto delle operazioni, come detto, ci sarà un piccolo aeromobile, che servirà per il campionamento di rocce in aree più distanti. I campioni raccolti saranno quindi confezionati e caricati sul veicolo di risalita posto nella parte superiore del lander. Dopo alcuni mesi trascorsi su Marte, comincerà la seconda fase della missione: il ritorno dei campioni. In questa fase, il veicolo di risalita decollerà dal dorso del lander, trasferendo i campioni al veicolo di ritorno posto in orbita, che infine li riporterà sulla Terra.
Sebbene il suo principale obiettivo sia cercare segni di vita su Marte, la missione Tianwen-3 ha anche altri scopi. Indagare il clima marziano, esplorare l’abitabilità in relazione ai processi di evoluzione geologica del pianeta e valutare i pericoli ambientali e le risorse per le future missioni con equipaggio sono tra questi.
Per raggiungere tali obiettivi, gli scienziati hanno proposto un carico utile composto da diversi strumenti scientifici, selezionati in base alle finalità della missione e alle capacità di carico del razzo Lunga Marcia 5, il lanciatore che porterà i veicoli oltre l’atmosfera terrestre. Per il lander sono previsti il Mars Subsurface Penetrating Radar, grazie al quale sarà possibile ottenere informazioni sulla struttura del sottosuolo di Marte, selezionare i siti e monitorare le operazioni di perforazione, e il Raman and Fluorescence Analyzer, per misurazioni microscopiche in situ di materiali superficiali e la determinazione della composizione di silicati, ossidi, composti organici e minerali idrati. Per quanto riguarda l’orbiter, il payload include il Precipitating Energetic Neutral Atom and Aurora Analyzer, per studiare gli atomi neutri energetici e la loro relazione con le aurore protoniche marziane, e il Mars Orbiter Vector Magnetometer, per misurare il campo magnetico del pianeta. Il Mid-Infrared Hyperspectral Imager e la Mars Martian Multispectral Camera costituiranno invece il carico utile del veicolo di ritorno del campione. Il primo strumento permetterà di determinare il rapporto deuterio/idrogeno nell’atmosfera di Marte, fornendo dati importanti sulla sua composizione. Il secondo sarà utilizzato principalmente per monitorare e prevedere le tempeste di polvere marziane, garantendo la sicurezza delle operazioni di atterraggio sulla superficie e la successiva ascesa del veicolo di risalita.
Schema della missione di ritorno del campione della China National Space Administration, Tianwen-3. Crediti: Zengqian Hou et al., Nature Astronomy, 2025
Poiché la missione Tianwen-3 non dispone di un rover mobile ma solo di un lander e di un piccolo drone con un’autonomia di circa cento metri, la scelta del sito di atterraggio della missione è cruciale. L’area selezionata deve favorire la comparsa e la conservazione di eventuali prove di tracce di vita, richiedendo la presenza simultanea di elementi vitali, un solvente adatto, fonti di energia sostenibili e condizioni climatiche favorevoli, tutti presenti per un periodo di tempo sufficientemente lungo, spiegano i ricercatori. La scelta dei siti, inoltre, deve soddisfare specifici requisiti tecnici: un’altitudine di tre chilometri rispetto all’ellissoide (la rappresentazione approssimata della forma di Marte), una latitudine compresa tra 17 e 30 gradi nord, una pendenza non superiore a 8 gradi e un’abbondanza di rocce non superiore al dieci per cento, sono alcuni di questi.
Da un’analisi preliminare condotta su 86 siti, gli scienziati hanno selezionato una decina di siti come candidati prioritari. Tra questi figurano i crateri McLaughlin, Oyama e Becquerel; le regioni di Oxia Planum, Mawrth Vallis e Isidis Planitia; nonché le aree di Nili Fossae, Kasei Valles e Simud Valles. Si tratta di ambienti che offrono una ricca varietà di contesti geologici, comprendendo formazioni antiche, con ambienti idrotermali e sedimentari – sia superficiali che sotterranei – in grado di preservare potenziali biosignature.
Le missioni spaziali sono classificate in diverse categorie in base al rischio di contaminazione e all’interesse astrobiologico del corpo celeste di destinazione. Le categorie, definite dalle politiche di protezione planetaria, come quelle stabilite dal Cospar (Committee on Space Research), vanno dalla categoria I (rischio minimo, nessun interesse per la vita) alla categoria V (massimo rischio, ritorno di campioni). La missione Tianwen-3 è classificata come una “missione di ritorno del campione di Classe V restrittiva”, una sottocategoria della Categoria V, dove restrictive indica il livello più elevato di preoccupazione per la protezione della biosfera terrestre. Queste missioni richiedono misure rigorose per impedire che forme di vita potenzialmente viventi (presumibilmente microrganismi) vengano contaminate dalla biosfera terrestre (la cosiddetta forward contamination) ma soprattutto misure per proteggere la Terra da un’invasione di eventuali forme di vita marziane (backward contamination).
In quest’ottica, le procedure di valutazione del rischio biologico, così come le operazioni di apertura, manipolazione, conservazione e analisi iniziale dei campioni, devono svolgersi in un ambiente altamente controllato. Per garantire tali condizioni, gli scienziati della Cnsa prevedono di realizzare un Mars Sample Laboratory nella periferia di Hefei, in Cina, dove i campioni saranno sottoposti a test di valutazione del rischio biologico, prima di proseguire con le analisi dettagliate in camere bianche isolate.
L’esplorazione di Marte è un’impresa collettiva per tutta l’umanità. Con la missione Tianwen-1 la Repubblica Popolare Cinese è diventata il terzo paese, dopo Stati Uniti e Unione Sovietica, ad atterrare con successo su Marte e il secondo a farlo con un rover. Con Tianwen-3 punta ora a diventare il primo paese a riportare sulla Terra campioni marziani – potenzialmente biologicamente attivi.
Per saperne di più:
- Leggi su Nature Astronomy l’articolo “In search of signs of life on Mars with China’s sample return mission Tianwen-3” di Zengqian Hou, Jizhong Liu, Fuchuan Pang, Yuming Wang, Yiliang Li, Mengjiao Xu, Jianya Gong, Kun Jiang, Zhizhong Kang, Yangting Lin, Jia Liu, Yang Liu, Yang Li, Liping Qin, Zhenfeng Sheng, Chi Wang, Juntao Wang, Guangfei Wei, Long Xiao, Yigang Xu, Bingkun Yu, Renhao Ruan, Chaolin Zhang, Yu-Yan Sara Zhao e Xin Zou