Lo studio della superficie e dell'atmosfera di Marte ha svelato alcuni antichi segreti. Grazie agli sforzi del Curiosità rover e altre missioni, gli scienziati sono ora consapevoli del fatto che un tempo l'acqua scorreva su Marte e che il pianeta aveva un'atmosfera più densa. Sono stati anche in grado di dedurre ciò che la meccanica ha portato all'esaurimento di questa atmosfera, che l'ha trasformata nell'ambiente freddo e disseccato che vediamo oggi.
Allo stesso tempo, ha portato a un paradosso piuttosto intrigante. In sostanza, si ritiene che Marte avesse avuto acqua calda e fluente sulla sua superficie in un momento in cui il Sole era un terzo caldo come lo è oggi. Ciò richiederebbe che l'atmosfera marziana avesse ampio anidride carbonica per mantenere la sua superficie sufficientemente calda. Ma in base alle ultime scoperte del rover Curiosity, questo non sembra essere il caso.
Queste scoperte facevano parte di un'analisi dei dati presi dallo strumento Curiosity's Chemistry and Mineralogy X-ray Diffraction (CheMin), che è stato usato per studiare il contenuto minerale di campioni di trapano nel cratere Gale. I risultati di questa analisi sono stati recentemente pubblicati in Atti della National Academy of Science, in cui il gruppo di ricerca ha indicato che nessuna traccia di carbonati è stata trovata in alcun campione prelevato dall'antico letto del lago.
Per scomporlo, le prove raccolte da Curiosità (e una serie di altri rover, lander e orbiter) ha portato gli scienziati a concludere che circa 3,5 miliardi di anni fa, la superficie di Marte aveva laghi e fiumi fluenti. Hanno anche determinato, grazie ai numerosi campioni prelevati da Curiosità da quando è sbarcato nel cratere Gale nel 2011, questa caratteristica geologica era un tempo un letto di lago che gradualmente si riempiva di depositi sedimentari.
Tuttavia, per Marte essere stato abbastanza caldo da esistere acqua liquida, la sua atmosfera avrebbe dovuto contenere una certa quantità di anidride carbonica, fornendo un effetto serra sufficiente per compensare il calore ridotto del Sole. Poiché i campioni di roccia nel cratere Gale fungono da documentazione geologica per le condizioni di miliardi di anni fa, conterrebbero sicuramente molti minerali di carbonato se così fosse.
I carbonati sono minerali che derivano dall'anidride carbonica che si combina con ioni caricati positivamente (come magnesio e ferro) nell'acqua. Dato che questi ioni sono stati trovati in buone scorte in campioni di roccia marziana e successive analisi hanno dimostrato che le condizioni non sono mai diventate acide al punto che i carbonati si sarebbero dissolti, non vi è alcuna ragione apparente per cui non si presenterebbero .
Insieme al suo team, Thomas Bristow - il principale investigatore dello strumento CheMin su Curiosity - calcolò quale sarebbe stata la quantità minima di anidride carbonica atmosferica e come ciò sarebbe stato indicato dai livelli di carbonato trovati oggi nelle rocce marziane. Hanno quindi selezionato gli anni dei dati dello strumento CheMin per vedere se ci fossero indicazioni di questi minerali.
Ma come ha spiegato in un recente comunicato stampa della NASA, i risultati non sono stati all'altezza:
"Siamo stati particolarmente colpiti dall'assenza di minerali carbonatici nella roccia sedimentaria esaminata dal rover. Sarebbe davvero difficile ottenere acqua liquida anche se ci fosse cento volte più anidride carbonica nell'atmosfera rispetto a quanto ci dice l'evidenza minerale nella roccia. "
Alla fine, Bristow e il suo team non sono riusciti a trovare tracce di carbonati nei campioni di roccia che hanno analizzato. Anche se solo poche decine di millibar di anidride carbonica fossero state presenti nell'atmosfera quando esisteva un lago nel cratere Gale, avrebbe prodotto abbastanza carbonati da rilevare per CheMin di Curiosity. Quest'ultima scoperta aggiunge un paradosso che affligge da anni i ricercatori di Marte.
Fondamentalmente, i ricercatori hanno notato che esiste una grave discrepanza tra ciò che le caratteristiche di superficie indicano sul passato di Marte e quali prove chimiche e geologiche hanno da dire. Non solo ci sono molte prove che in passato il pianeta avesse un'atmosfera più densa, oltre quattro decenni di imaging orbitale (e anni di dati di superficie) hanno prodotto ampie prove geomorfologiche che Marte un tempo aveva acque superficiali e un ciclo idrologico attivo.
Tuttavia, gli scienziati stanno ancora lottando per produrre modelli che mostrino come il clima marziano avrebbe potuto mantenere i tipi di condizioni necessarie affinché questo fosse il caso. Finora l'unico modello di successo è stato quello in cui l'atmosfera conteneva una quantità significativa di CO2 e idrogeno. Sfortunatamente, una spiegazione di come questa atmosfera possa essere creata e sostenuta rimane sfuggente.
Inoltre, le prove geologiche e chimiche di tale atmosfera esistenti miliardi di anni fa erano scarse. In passato, i sondaggi condotti dagli orbiter non erano in grado di trovare prove di minerali carbonatici sulla superficie di Marte. Si sperava che le missioni di superficie, come la Curiosità, sarebbero state in grado di risolverlo prelevando terreno e perforando campioni in cui si sapeva che esisteva l'acqua.
Ma come ha spiegato Bristow, lo studio del suo team ha effettivamente chiuso le porte a questo:
"È stato un mistero il motivo per cui non è stato visto molto carbonato dall'orbita. Potresti uscire dal dilemma dicendo che i carbonati potrebbero essere ancora lì, ma non possiamo vederli dall'orbita perché sono coperti da polvere o sepolti, o non stiamo guardando nel posto giusto. I risultati di Curiosity mettono a fuoco il paradosso. Questa è la prima volta che controlliamo la presenza di carbonati sul terreno in una roccia che sappiamo formata da sedimenti depositati sott'acqua ".
Ci sono diverse possibili spiegazioni per questo paradosso. Da un lato, alcuni scienziati hanno sostenuto che il lago del cratere Gale potrebbe non essere stato uno specchio d'acqua aperto e forse era coperto di ghiaccio, che era abbastanza sottile da consentire ancora l'ingresso dei sedimenti. Il problema con questa spiegazione è che se ciò fosse vero, ci sarebbero rimaste indicazioni distinguibili - che includerebbe profonde fessurazioni nella morbida roccia sedimentaria del letto del lago.
Ma dal momento che queste indicazioni non sono state trovate, agli scienziati rimangono due linee di evidenza che non corrispondono. Come afferma Ashwin Vasavada, scienziato del progetto di Curiosity:
"La traversata della curiosità attraverso corsi d'acqua, delta e centinaia di piedi verticali di fango depositati negli antichi laghi richiede un vigoroso sistema idrologico che fornisce acqua e sedimenti per creare le rocce che stiamo trovando. L'anidride carbonica, mescolata con altri gas come l'idrogeno, è stata la principale candidata per l'influenza del riscaldamento necessaria per tale sistema. Questo risultato sorprendente sembrerebbe toglierlo dalla corsa. "
Fortunatamente, le incongruenze nella scienza sono ciò che consente di sviluppare teorie nuove e migliori. E mentre l'esplorazione della superficie marziana continua - che trarrà beneficio dall'arrivo del ExoMars e il Marte 2020 missioni nei prossimi anni - possiamo aspettarci ulteriori prove emergenti. Speriamo che ci aiuti a trovare una soluzione per questo paradosso e non complicherà ulteriormente le nostre teorie!
