L’acqua fugge da Marte più rapidamente del previsto. Che cosa implica per l’abitabilità passata e futura?

Dove è finita l'acqua che scorreva su Marte? Guardando le foto della superficie di Marte vediamo letti di fiumi e laghi asciutti. È evidente a tutti che su Marte scorreva acqua, ne scorreva molta e per molto tempo. Oggi la situazione appare decisamente diversa. La pochissima pressione esercitata dalla sottile atmosfera marziana farebbe evaporare l’acqua in superficie eventualmente ancora presente (sebbene stagionalmente e in piccole quantità sia stata più volte rilevata dalla Nasa fin dal 2006). 

All’inizio della sua storia però, Marte, oltre ad avere acqua, aveva un’atmosfera, che poi gli è stata strappata dal vento solare, forse complice il suo campo magnetico che si andava via via indebolendo per cause ancora da accertare. Se questo è in estrema sintesi ciò che abbiamo compreso da oltre vent’anni di esplorazione marziana, è legittimo chiedersi dove sia finita tutta l’acqua che scorreva su Marte. È evaporata oppure è penetrata nel sottosuolo e, viste le temperature glaciali, si è trasformata in ghiaccio?

Circa una dozzina di anni fa la sonda Mars Odyssey della NASA aveva fornito una mappa della frazione della componente acquosa del suolo marziano misurata attraverso i raggi gamma emessi dall’idrogeno colpito dai raggi cosmici. Tuttavia si trattava di dati sommari. La misurazione, che era sensibile alla presenza d’idrogeno solo fino a 1 metro di profondità, aveva rivelato che, mentre tutta la zona equatoriale era certamente secca (con componente acquosa ben al di sotto del 10%), mano mano che ci si avvicina ai poli la componente acquosa aumentava fino ad arrivare al 40%. Utilizzando come termine di paragone il suolo terrestre, un suolo argilloso contiene circa il 25% di acqua mentre ai nostri poli la percentuale è ovviamente del 100%. La misurazione di Mars Odyssey non diceva quindi a che profondità era il ghiaccio. In un’ottica di futura colonizzazione, fa una bella differenza sapere quanto occorra scavare per trovare il ghiaccio che si può trasformare in acqua da bere, in ossigeno da respirare, in idrogeno per produrre energia nelle celle a combustibile oppure in carburante per tornare a casa.

Per avere un quadro più preciso della situazione, la NASA pensò di sfruttare la diversa conducibilità termica del ghiaccio rispetto a quella del suolo marziano. Usando decine di anni di dati “termici” raccolti dalle sonde Mars Odyssey e Mars Reconnaisance Orbiter (MRO), che permettono di seguire l’andamento stagionale delle temperature del suolo, combinati con modelli sul trasporto del calore, è stato possibile evidenziare che, in alcune regioni a latitudine medio - alta, il ghiaccio sarebbe facilissimo da raggiungere perché la sua firma si vede alla profondità di pochi centimetri. Giusto quel po’ di copertura che serve per proteggerlo e impedirgli di sublimare nella tenue atmosfera del pianeta rosso.

Nella mappa della crosta marziana così ottenuta, le zone blu - violette indicavano le aree, dove il ghiaccio si trova a meno di 30 cm di profondità mentre quelle giallo-rosse sono quelle dove si trova a più di 60 cm. Le zone grigie invece sono povere di acqua e quelle nere sono molto sabbiose e non particolarmente adatte a un ammartaggio.

Successivi studi basati su più recenti dati, hanno confermato l’abbondante presenza di acqua non solo nelle zone già evidenziate dallo studio della Nasa, ma anche in aree insospettabili (tipo quelle equatoriali indicate in nero). Altri strumenti, come il radar Marsis montato sulla sonda Mars Express dell’Esa, avevano poi scoperto anche laghi di acqua liquida salata sotto la superficie, e addirittura sistemi di laghi sotterranei interconnessi. Considerando che l’altimetria dell’emisfero Nord lo rende più adatto a un possibile ammartaggio, la NASA ha individuato nella regione delimitata dalla linea bianca (chiamata Arcadia Planitia) il luogo ideale per un possibile insediamento umano che potrebbe contare su ghiaccio a portata di mano. Insomma, è probabile che, a seconda del luogo di ammartaggio, ai futuri astronauti non occorreranno complicate macchine per raggiungere depositi di acqua, probabilmente basterà una pala.

Ma se ciò ci ha detto con sufficiente approssimazione, dove si trova l’acqua oggi rimasta, poco ancora si sapeva dove fosse finita tutta l’acqua originariamente presente sul pianeta rosso. Una serie di studi pubblicati negli ultimi tre anni, ha stimato l’acqua minima presente in origine su Marte. Questi studi hanno stabilito che oltre il 40% della superficie del pianeta rosso fosse stata ricoperta dall’acqua Come detto però, si tratta di una stima per difetto, è probabile che di acqua ce ne fosse ancora di più. Il confronto tra acqua minima stimata e acqua oggi rimasta, aveva contribuito a fornire un’idea di quanta acqua fosse stata persa da Marte nel corso del tempo. Anche in questo caso, si trattava comunque d’ipotesi formulate su alcuni assunti e pochi dati. Ad esempio si partiva dal presupposto che il cataclisma che ha distrutto il pianeta rosso e che ha generato l’indebolimento del campo magnetico e il conseguente assottigliamento dell’atmosfera (con annessa dispersione dell’acqua nello spazio), fosse avvenuto relativamente presto nella storia del pianeta. Non si aveva perciò un dato reale sulla velocità di dispersione dell’acqua, dato che poteva essere confrontato con i modelli teorici elaborati fino a quel momento. Oggi uno studio ha fornito un elemento in più nella risoluzione del mistero della scomparsa dell’acqua marziana.

In uno studio internazionale, finanziato dall’Agenzia spaziale europea (Esa) e dalla russa Roscosmos, gli autori, coordinati dallo Space Research Institute dell’Accademia delle scienze russa, hanno evidenziato che marte sta perdendo il suo vapore acqueo più velocemente del previsto.

I dati della ricerca, pubblicato a gennaio sulla rivista Science dal gruppo del Centro nazionale della ricerca francese (Cnrs) guidato da Franck Montmessin, non lasciano spazi a dubbi. I ricercatori hanno utilizzato l’Atmospheric Chemistry Suite (Acs), uno strumento composto da tre spettrometri infrarossi dell’Exomars Trace Gas Orbiter (Tgo) della missione Exomars dell’Esa e di Roscosmos.

Sulla Terra, quando il Sole illumina i grandi depositi di ghiaccio situati ai poli del pianeta e tutti gli altri specchi d’acqua presenti sul nostro pianeta, l’aria si arricchisce di vapore acqueo a seguito dell’evaporazione dell’acqua dalla superficie. Il vapore acqueo viene quindi trasportato dai venti verso altitudini più elevate e più fredde che portano, grazie alla presenza di polveri,  alla condensa delle molecole d’acqua e alla conseguente formazione delle nuvole. Questo processo di condensazione impedisce una rapida e massiccia progressione dell’acqua verso quote più elevate dell’atmosfera, dove i legami all’interno delle molecole d’acqua, sotto l’azione dei raggi ultravioletti del Sole, verrebbero spezzati. Gli atomi d’idrogeno e di ossigeno separati, finirebbero così per disperdersi nello spazio. Ma se ciò sulla Terra non avviene, su Marte le cose vanno diversamente.

Le particolari condizioni atmosferiche del pianeta rosso sembrano impedire la formazione di grandi quantità di condensa. L’atmosfera sottile, spesso sovra-satura di vapore acqueo, non riesce a trattenere le molecole d’acqua, portando il vapore acqueo a salire negli strati superiori dell’atmosfera. Qui, i raggi UV causano la loro dissociazione in atomi d’idrogeno e ossigeno. Gli atomi, a loro volta, sfuggono fuggono nello spazio eludendo il freno della debole gravità marziana, generando la perdita d’acqua di Marte.

Marte, fotografato durante l'opposizione del 2016 (fonte: NASA, ESA, the Hubble Heritage Team/STScI/AURA, J. Bell/ASU, and M. Wolff/Space Science Institute)

Infatti, sebbene Marte mantenga un proprio ciclo dell’acqua (in realtà ne sono stati identificati ben due), abbia comunque delle nuvole e presenti fenomeni meteorologici (come nevicate ad esempio) che si manifestano con modalità e frequenza diversa da quelli terrestri, la quantità di acqua che ricade sul pianeta rosso è minore di quella che sublima dalla superficie. Era quindi noto già da qualche tempo, che una certa quantità di acqua, fosse lentamente persa dal pianeta nel corso del tempo.  La nuova ricerca non ha quindi introdotto alcuna novità in tal senso. Ciò che ha rivelato è invece la reale velocità con cui Marte sta perdendo la sua acqua nello spazio.

Attraverso misurazioni effettuate dal Trace Gas Orbiter di Exomars, i ricercatori hanno osservato che la dispersione sembra essere legata alle grandi quantità di vapore acqueo che si accumulano nell’atmosfera marziana in determinate stagioni dell’anno. Questa concentrazione è risultata essere molto ampia e insolita, da dieci a cento volte superiore rispetto alla media che si riteneva potesse essere compatibile con le temperature del pianeta rosso.

I dati mostrano che l’atmosfera viene quindi sovraccaricata dal vapore acqueo, in particolare in determinate stagioni dell’anno e, poiché la condensa delle molecole su Marte è spesso ostacolata dalle condizioni prima citate, una maggiore quantità di particelle d’acqua fluisce nell’atmosfera superiore. Ciò determina quindi, che un maggior numero di atomi d’idrogeno e di ossigeno è disperso nello spazio, portando a una progressiva perdita di acqua dal mondo rosso, a una velocità superiore rispetto a quanto previsto dai precedenti modelli. Questo risultato, scrivono gli autori, implica che l’acqua potrebbe scappare da Marte più rapidamente di quanto previsto.

Questo nuovo studio ci consente di fare alcune riflessioni. Anzitutto pone in evidenza come, ancora una volta, molti dei modelli su cui la comunità scientifica ha formulato la sua idea sul passato e sul presente di Marte, siano errati. I dati più accurati e raccolti nel corso degli ultimi anni, hanno portato anche stavolta a dover rivedere i modelli precedenti, basati su poche e sommarie informazioni e molte ipotesi spesso tendenti a confermare l’idea preconcetta di un pianeta poco ospitale e privo di vita.

L’errore posto in evidenza dal nuovo studio non è da sottovalutare. Si parla di quantità di vapore acqueo potenzialmente esposto all’azione disgregante dei raggi UV, da dieci a cento volte superiore a quanto mediamente stimato dai modelli precedenti. Questo non può non avere conseguenze, unitamente ai risultati di tutte le altre ricerche pubblicate negli anni precedenti (che ho avuto di esporre sommariamente in altri articoli di questo blog e già dettagliatamente nel mio libro Il lato oscuro di Marte – dal mito alla colonizzazione) sulla ricostruzione della storia geologica del pianeta rosso.

Infatti, data la quantità di acqua oggi presente sul pianeta rosso (rinvenuta in depositi sotterranei ghiacciati e non, pressoché in tutto il pianeta), se Marte sta perdendo l’acqua molto più rapidamente di quanto si pensasse solo pochi mesi fa, significa che il pianeta rosso possedeva una quantità notevolmente superiore a quella fino ad oggi stimata. Altra possibilità, non necessariamente alternativa alla prima, è che il cataclisma che ha causato la serie di eventi alla base di questo processo di dispersione, sia avvenuto in tempi molto più recenti di quanto afferma la teoria a oggi prevalente in ambito scientifico. Ciò da maggiore peso ai risultati delle ricerche pubblicate nei mesi scorsi, che hanno indicato la probabilità che ampi specchi d’acqua liquida (si parla di laghi e piccoli mari) fossero ancora presenti su Marte fino a “soli” 200.000 - 300.000 anni fa, contro i 3-4 miliardi di anni fa della teoria ufficiale. Lo studio pubblicato da Science quindi, indirettamente sembra poter dare maggiore forza a tutte quelle ricerche scientifiche che hanno, ciascuna nei propri campi di competenza ma sempre sulla base dell’analisi dei dati oggettivi rilevati dalle sonde sul pianeta rosso, suggerito un’abitabilità di Marte per molto più tempo e temporalmente molto più vicino a noi di quanto si pensasse. Si tratta forse un altro piccolo passo verso l’annuncio ufficiale del ritrovamento della vita sul pianeta rosso?

Stefano Nasetti

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