Piena di laghi salmastri, la distesa salata di Quisquiro nell’Altiplano del Sud America rappresenta il tipo di paesaggio che gli scienziati pensano possa essere esistito nel cratere Gale, che il rover Curiosity della NASA sta esplorando. Questa distesa salata si trova in Cile, sebbene l’Altiplano si estenda attraverso i paesi. Ruscelli e fiumi che scorrono dalle catene montuose in questo arido altopiano d’alta quota conducono a bacini chiusi simili all’antico cratere Gale di Marte. I laghi dell’Altiplano sono fortemente influenzati dal clima allo stesso modo di Gale. — NASA
A documento recente potrebbe aiutare a spiegare perché un laboratorio chimico portatile sul rover Curiosity della NASA ha continuamente annusato tracce di gas vicino alla superficie del cratere Gale.
La rivelazione più sorprendente del Curiosity Mars Rover della NASA – ovvero che il metano sta filtrando dalla superficie del cratere Gale – ha fatto sì che gli scienziati si grattassero la testa.
Le creature viventi producono la maggior parte del metano sulla Terra. Ma gli scienziati non hanno trovato segni convincenti di vita attuale o antica su Marte, e quindi non si aspettavano di trovare metano lì. Eppure, il laboratorio chimico portatile a bordo di Curiosity, noto come SAM, o Sample Analysis at Mars, ha continuamente annusato tracce di gas vicino alla superficie del cratere Gale, l’unico posto sulla superficie di Marte dove finora è stato rilevato metano. La sua probabile fonte, presumono gli scienziati, sono meccanismi geologici che coinvolgono acqua e rocce nelle profondità del sottosuolo.
Se questa fosse tutta la storia, le cose sarebbero facili. Tuttavia, SAM ha scoperto che il metano si comporta in modi inaspettati nel cratere Gale. Appare di notte e scompare durante il giorno. Fluttua stagionalmente e talvolta raggiunge livelli 40 volte superiori al normale. Sorprendentemente, anche il metano non si accumula nell’atmosfera: l’ExoMars Trace Gas Orbiter dell’ESA (l’Agenzia spaziale europea), inviato su Marte appositamente per studiare il gas nell’atmosfera, non ha rilevato metano.
“È una storia con molti colpi di scena”, ha affermato Ashwin Vasavada, scienziato del progetto Curiosity presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California, che guida la missione di Curiosity.
Il metano tiene impegnati gli scienziati di Marte con lavori di laboratorio e progetti di modellazione al computer che mirano a spiegare perché il gas si comporta in modo strano e viene rilevato solo nel cratere Gale. Un gruppo di ricerca della NASA ha recentemente condiviso una proposta interessante.
Questa immagine è di un campione di finto “suolo” marziano dopo che è stato rimosso dalla camera di simulazione di Marte. La superficie è sigillata da una solida crosta di sale. Alexander Pavlov e il suo team hanno scoperto che un sigillo si formava dopo che un campione aveva trascorso dai tre ai 13 giorni in condizioni simili a quelle di Marte, e solo se aveva una concentrazione di sale perclorato dal 5% al 10%. Il colore è più chiaro al centro dove il campione è stato graffiato con un punteruolo di metallo. Il colore chiaro indica un terreno più secco sotto lo strato superiore, che ha assorbito l’umidità dall’aria non appena il campione è stato rimosso dalla camera di simulazione, diventando marrone. Credito: NASA/Alexander Pavlov
Riferendo in un articolo di marzo sul Journal of Geophysical Research: Planets, il gruppo ha suggerito che il metano, indipendentemente da come viene prodotto, potrebbe essere sigillato sotto il sale solidificato che potrebbe formarsi nella regolite marziana, che è il “terreno” fatto di rocce rotte e polvere. . Quando la temperatura aumenta durante le stagioni o le ore del giorno più calde, indebolendo il sigillo, il metano potrebbe fuoriuscire.
Guidati da Alexander Pavlov, uno scienziato planetario del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, i ricercatori suggeriscono che il gas può anche esplodere in sbuffi quando le guarnizioni si rompono sotto la pressione, ad esempio, di un rover delle dimensioni di un piccolo SUV che ci passa sopra. . L’ipotesi del team potrebbe aiutare a spiegare perché il metano viene rilevato solo nel cratere Gale, ha detto Pavlov, dato che è uno dei due posti su Marte in cui un robot sta vagando e perforando la superficie. (L’altro è il cratere Jezero, dove sta lavorando il rover Perseverance della NASA, sebbene quel rover non abbia uno strumento per il rilevamento del metano.)
Questo è un campione di finta regolite marziana, che è un “terreno” fatto di roccia frantumata e polvere. È uno dei cinque campioni in cui gli scienziati hanno infuso diverse concentrazioni di un sale chiamato perclorato, diffuso su Marte. Hanno esposto ciascun campione a condizioni simili a quelle di Marte nella camera di simulazione di Marte presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. I grumi fragili nel campione sopra mostrano che in questo campione non si è formato un sigillo di sale perché la concentrazione di sale era troppo bassa. Credito: NASA/Alexander Pavlov Questa immagine è di un altro campione di finto “suolo” marziano dopo che è stato rimosso dalla camera di simulazione di Marte. Credito: NASA/Alexander Pavlov
Pavlov fa risalire l’origine di questa ipotesi a un esperimento non correlato condotto nel 2017, che prevedeva la coltivazione di microrganismi in un permafrost marziano simulato (terreno ghiacciato) infuso di sale, come lo è gran parte del permafrost marziano.
Pavlov e i suoi colleghi hanno testato se i batteri noti come alofili, che vivono nei laghi di acqua salata e in altri ambienti ricchi di sale sulla Terra, potessero prosperare in condizioni simili su Marte.
I risultati sulla crescita dei microbi si sono rivelati inconcludenti, ha detto, ma i ricercatori hanno notato qualcosa di inaspettato: lo strato superiore del terreno ha formato una crosta di sale mentre il ghiaccio salato sublimava, trasformandosi da solido in gas e lasciando dietro di sé il sale.
“Non ci abbiamo pensato molto al momento”, ha detto Pavlov, ma ha ricordato la crosta del suolo nel 2019, quando lo spettrometro laser sintonizzabile di SAM ha rilevato un’esplosione di metano che nessuno poteva spiegare.
“È stato allora che mi è scattato in mente”, ha detto Pavlov. Ed è allora che lui e un team hanno iniziato a testare le condizioni che potrebbero formare e rompere i sigilli di sale induriti.
Il team di Pavlov ha testato cinque campioni di permafrost intrisi di diverse concentrazioni di un sale chiamato perclorato, molto diffuso su Marte. (Probabilmente oggi non c’è permafrost nel cratere Gale, ma i sigilli potrebbero essersi formati molto tempo fa, quando Gale era più freddo e ghiacciato.) Gli scienziati hanno esposto ciascun campione a temperature e pressioni atmosferiche diverse all’interno di una camera di simulazione di Marte presso la NASA Goddard.
(a) Camera di simulazione di Marte, (b) un primo piano del campione nel portacampioni nella camera, (c) diagramma a blocchi dell’intera configurazione. La Camera potrebbe raggiungere temperature inferiori a -100°C e pressioni fino a 0,1 mbar. — Pianeti JGR
Periodicamente, il team di Pavlov ha iniettato neon, un analogo del metano, sotto il campione di terreno e ha misurato la pressione del gas sotto e sopra di esso. Una pressione più elevata sotto il campione implicava che il gas fosse intrappolato. Alla fine, un sigillo si è formato in condizioni simili a quelle di Marte entro tre-13 giorni solo in campioni con una concentrazione di perclorato dal 5% al 10%.
Si tratta di una concentrazione di sale molto più elevata di quella misurata da Curiosity nel cratere Gale. Ma la regolite è ricca di un diverso tipo di minerali salini chiamati solfati, che il team di Pavlov vuole testare per vedere se possono anche formare sigilli.
Rappresentazione del profilo laterale del portacampione con all’interno un tipico campione. – Pianeti JGR
Migliorare la nostra comprensione dei processi di generazione e distruzione del metano su Marte è una raccomandazione chiave della NASA Planetary Mission Senior Review del 2022, e un lavoro teorico come quello di Pavlov è fondamentale per questo sforzo. Tuttavia, gli scienziati affermano che sono necessarie anche misurazioni del metano più coerenti.
SAM annusa la presenza di metano solo diverse volte all’anno perché altrimenti è impegnato a svolgere il suo compito principale di perforare campioni dalla superficie e analizzarne la composizione chimica.
“Gli esperimenti sul metano richiedono molte risorse, quindi dobbiamo essere molto strategici quando decidiamo di farli”, ha affermato Charles Malespin di Goddard, ricercatore principale del SAM.
Tuttavia, per testare la frequenza con cui i livelli di metano aumentano, ad esempio, sarebbe necessaria una nuova generazione di strumenti di superficie che misurino continuamente il metano da molte località su Marte, dicono gli scienziati.
“Parte del lavoro sul metano dovrà essere lasciato ai futuri veicoli spaziali di superficie che saranno più concentrati sulla risposta a queste domande specifiche”, ha detto Vasavada.
Formazione e stabilità dei sigilli salati del suolo in condizioni simili a Marte. Implicazioni per la variabilità del metano su Marte, pianeti JGR (accesso aperto)
Maggiori informazioni sulla missione
Curiosity è stato costruito da JPL, gestito da Caltech a Pasadena, in California. Il JPL guida la missione per conto del Science Mission Directorate della NASA a Washington.
Per ulteriori informazioni su Curiosity, visitare: https://mars.nasa.gov/msl
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