Curiosity trova materiale organico e metano variabile con le stagioni su Marte

Il rover Curiosity ha scoperto composti del carbonio nascosti nelle rocce di Marte e ha rilevato fluttuazioni dei livelli di metano nell’atmosfera variabili con le stagioni. Sebbene entrambe le scoperte non significhino necessariamente presenza di vita oggi, suggeriscono che potrebbe esserci stata in un lontano passato e hanno notevoli implicazioni scientifiche per svariati ambiti di ricerca.

Nell’edizione della rivista Science in uscita oggi, vengono riportate due rilevanti scoperte che la NASA ha divulgato nella serata di ieri, dopo che l’agenzia ha anticipato questi ritrovamenti tramite i suoi canali social per tutta la settimana. La prima scoperta è l’identificazione di composti del carbonio in rocce sedimentarie di tre miliardi di anni fa e la seconda è il rilevamento di livelli di metano nell’atmosfera variabili con le stagioni del Pianeta Rosso. I composti organici contengono carbonio ed idrogeno e possono includere l’ossigeno, l’azoto e altri elementi. Sebbene siano comunemente associati alla vita, la loro presenza può essere determinata anche da processi non biologici e non sono necessariamente indicatori di esseri viventi.

Foto del foro praticato da Curiosity il 23 maggio scorso in una roccia target denominata “Duluth” (fonte: NASA/JPL)

Curiosity non ha determinato da dove derivino le molecole organiche, tuttavia a detta dei team di ricerca autori dei due articoli, la scoperta di materiale organico rimane fondamentale per comprendere i processi chimici nella storia del pianeta. Anche se la superficie di Marte è oggi un deserto, ci sono chiare prove che in un lontano passato il clima del pianeta abbia consentito la presenza di acqua liquida. Proprio evidenze raccolte da Curiosity hanno permesso di confermare che miliardi di anni fa, un lago all’interno del cratere Gale, nel quale opera il rover dal 2012, ospitasse tutti gli ingredienti necessari allo sviluppo della vita. La superficie di Marte è continuamente esposta a radiazioni solari e cosmiche che hanno contribuito alla rottura dei legami chimici dei composti organici. Trovare antiche molecole organiche nei primi cinque centimetri di suolo marziano che potrebbero essersi depositate quando il pianeta era ancora abitabile, aiuterà le future missioni esplorative che scaveranno più in profondità a comprendere la storia dei composti del carbonio su Marte.

Per trovare le molecole organiche, Curiosity ha trapanato delle rocce sedimentarie note come argilliti in quattro diverse aree del cratere Gale. Queste argilliti si sono formate nel giro di miliardi di anni dal limo accumulato sul letto del lago che occupava il fondo del cratere. I campioni estratti dai fori praticati sono stati analizzati dalla strumentazione nota come Curiosity’s Sample Analysis at Mars (SAM), che usa un forno per scaldare i frammenti di roccia intorno ai 500°C. Da questo processo di analisi sono scaturiti i composti del carbonio. SAM ha rilevato piccole molecole organiche, probabilmente derivanti da molecole più grandi e molte di queste contenevano zolfo in solfuri che potrebbero aver aver aiutato le molecole a preservarsi, un po’ come il processo di vulcanizzazione lega la gomma allo zolfo nel processo di produzione dei pneumatici per renderli più resistenti. Inoltre, i risultati indicano una concentrazione di molecole organiche pari a 10 parti per milione, molto vicina al livello riscontrato nei meteoriti marziani sulla Terra e ben 100 volte superiore ai precedenti rilevamenti di composti del carbonio su Marte. Alcune delle molecole includono benzene, toluene, tiofene e piccoli composti organici come il propano e il butilene. Nel 2013, SAM aveva rilevato alcune molecole organiche contenenti cloro, ma la scoperta diffusa oggi allarga notevolmente il catalogo di molecole ritrovate sulla superficie di Marte. Il ritrovamento del 2013, poi, non era a sua volta il primo, per quanto attiene ai composti del carbonio. La prima fu la sonda Viking, nel 1976. I risultati rimasero controversi per anni, ma in buona parte sono stati confermati in anni recenti. Anche nel 2012 le prime analisi compiute da Curiosity pochi mesi dopo il suo arrivo sono state fonti di entusiasmo in questo senso.

Il segnale della fluttuazione stagionale del metano rilevato per tre anni marziani da Curiosity, con evidenti picchi estivi (fonte: NASA/JPL-Caltech)

Ma i ritrovamenti di oggi appaiono sempre più come tasselli di un mosaico che allarga le possibilità di conoscere Marte sempre più in profondità. Il secondo articolo di Science riguarda infatti l’altra notevole scoperta del rover Curiosity. Nel corso di tre anni solari su Marte (che equivalgono a quasi sei anni terrestri), Curiosity ha rilevato i livelli di metano nell’atmosfera del pianeta usando nuovamente il Curiosity’s Sample Analysis at Mars (SAM) e oggi sappiamo che questi variano con le stagioni del pianeta. Il metano potrebbe essere anche stato creato dai processi chimici intervenuti tra l’acqua e le rocce, ma non si può escludere a priori che derivi da processi biologici. La storia del rilevamento di metano su Marte non è recentissima. Nel 2004 la sonda Mars Express dell’ESA rilevò piccole quantità di metano nell’atmosfera marziana e questa fu una notizia che scatenò un certo entusiasmo, dato che sulla Terra il 95% del metano presente in atmosfera è dovuto a processi biologici (per la maggioranza prodotto da batteri e bovini). Il metano, sempre a causa delle radiazioni solari e cosmiche, tende a scomporsi su Marte nel giro di 300 anni, quindi una fonte di ulteriore metano è necessaria per spiegarne la continua presenza: esiste poi variabilità geografica e temporale nei suoi livelli e rimane un mistero il perché il metano non sia equamente distribuito nell’atmosfera marziana. L’ipotesi degli scienziati in merito alle scorte di metano di Marte è che questo venga gradualmente rilasciato da sorgenti sotterranee, ma questo non risponde alla domanda su come il metano venga prodotto: rimangono due candidati principali, la fonte geologica e quella biologica ed entrambe hanno notevoli implicazioni. Una fonte biologica sarebbe ovviamente la più sensazionale: se come sulla Terra, anche su Marte la parte più consistente del metano fosse prodotta da batteri (escludendo ovviamente i bovini), allora sarebbero quasi certamente batteri metanogeni, capaci di nutrirsi di anidride carbonica e produrre metano risiedendo nel sottosuolo, data la protezione che ne trarrebbero dalle radiazioni solari e cosmiche. Tuttavia, con i dati disponibili al momento, la fonte geologica è la più probabile.

Le possibili modalità di aggiunta del metano all’atmosfera terrestre (fonte: NASA/JPL-Caltech/SAM-GSFC/University of Michigan)

Sulla Terra il metano è rilasciato da un processo noto come “serpentinizzazione”, che richiede l’interazione dell’acqua con le rocce. È un processo geologico di metamorfismo che coinvolge calore ed acqua nel quale le rocce a basso contenuto di silice vengono ossidate ed idrolizzate con l’acqua in serpentinite, formando metano e acido solfidrico. Avviene in profondità e il metano viene rilasciato attraverso crepe e aperture nella superficie. Ma la fonte di calore richiesta per questo tipo di processo sarebbe proprio la scoperta indiretta più importante. Fino ad ora si è infatti sempre pensato che il nucleo di Marte fosse solido, senza alcuna evidenza di attività vulcanica più recente di 100 milioni di anni fa e sostanzialmente inattivo. Per questo la scoperta di metano nelle quantità rilevate e con il pattern di variazione stagionale scoperto è  decisamente importante. Inoltre, le scoperte incrociate di diverse sonde robotiche operanti su Marte potrebbero sortire notevolissime intersezioni con questi ultimi ritrovamenti e portare a conclusioni fondamentali per il Pianeta Rosso. Ad esempio la sonda MAVEN, arrivata nell’orbita di Marte nel 2014, ha osservato attività aurorale, che depone a favore della presenza di un seppure debole campo magnetico. La sonda InSight è in viaggio e sta per arrivare su Marte proprio con lo scopo, tra gli altri, di confermare l’esistenza di un campo magnetico. L’attività di altre sonde come il Mars Orbiter indiano Mangalyaan e l’ExoMars Trace Gas Orbiter dell’ESA potrebbe essere decisiva per completare le misurazioni richieste e confermare la natura geologica attiva del sottosuolo marziano.

Ecco perché, sebbene ancora una volta le scoperte fatte non siano conferma diretta di vita su Marte, i  ritrovamenti si configurano come estremamente importanti e avranno rilevanti conseguenze scientifiche in qualsiasi caso: sia che si tratti di attività biologica, sia che si tratti di attività geologica ancora presente. Senza contare la più rosea delle aspettative, ovvero che siano presenti entrambe.