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Acqua liquida su Marte? Quasi! Curiosity conferma condizioni adatte per la brina

OPPORTUNITY Sol 1045 mic (interpretazione artistica) "anaglyph fish"
OPPORTUNITY Sol 1045 mic (interpretazione artistica) "anaglyph fish" Credit: NASA/JPL-Caltech - Processing: 2di7 & titanio44

Le salamoie minerali marziane sono da tempo sotto i riflettori e ritenute responsabili di creare stagionali caratteristiche tracce scure all'interno dei crateri (recurring slope lineae - RSL). Questi eventi, che fino ad oggi sono stati considerati su larga scala e a livello globale, forse non sono così rari e le condizioni ottimali per la formazione di un fluido sulla superficie di Marte potrebbero presentarsi tutte le notti e sull'intero pianeta. Di sicuro Curiosity le ha rilevate all'interno del cratere Gale.

In un nuovo studio pubblicato sulla rivista Nature Geosciences, basato sui dati rilevati dalla stazione meteo Rover Environmental Monitoring Station (REMS) a bordo del rover e sulle misure dell'idrogeno nel terreno del Dynamic Albedo of Neutrons (DAN), indica che, nel cratere Gale, un velo di acqua salata può formarsi ogni notte.

"Non abbiamo rilevato direttamente le salamoie ma calcolato la possibilità che esse possano esistere nel cratere Gale Crater", ha specificato il Project Scientist della missione, Ashwin Vasavada, co-autore del documento.

Transient liquid water and water activity at Gale crater on Mars [abstract]

Water is a requirement for life as we know it. Indirect evidence of transient liquid water has been observed from orbiter on equatorial Mars, in contrast with expectations from large-scale climate models. The presence of perchlorate salts, which have been detected at Gale crater on equatorial Mars by the Curiosity rover, lowers the freezing temperature of water. Moreover, perchlorates can form stable hydrated compounds and liquid solutions by absorbing atmospheric water vapour through deliquescence. Here we analyse relative humidity, air temperature and ground temperature data from the Curiosity rover at Gale crater and find that the observations support the formation of night-time transient liquid brines in the uppermost 5 cm of the subsurface that then evaporate after sunrise. We also find that changes in the hydration state of salts within the uppermost 15 cm of the subsurface, as measured by Curiosity, are consistent with an active exchange of water at the atmosphere–soil interface. However, the water activity and temperature are probably too low to support terrestrial organisms. Perchlorates are widespread on the surface of Mars and we expect that liquid brines are abundant beyond equatorial regions where atmospheric humidity is higher and temperatures are lower.

A questo punto, però, è doveroso sottolineare che lo studio non parla di acqua liquida a tutti gli effetti ma di un fluido minerale che si formerebbe grazie alla presenza del perclorato di calcio, identificato nel suolo marziano sia da Curiosity che dal Phoenix Mars Lander, un composto inorganico, nonché un forte agente ossidante, che sarebbe in grado di assorbire il vapore acqueo dall'atmosfera abbassando la temperatura di congelamento dell'acqua.

"L'acqua liquida è un requisito per la vita come noi la conosciamo e un obiettivo per le missioni future su Marte", ha detto l'autore del documento, Javier Martin-Torres dello Spanish Research Council in Spagna. "Le condizioni attuali in prossimità della superficie sono difficilmente favorevoli per la vita microbica, ma la possibilità di salamoie liquide ha implicazioni più ampie per l'abitabilità e i processi geologici legati all'acqua".

I nuovi risultati si inseriscono in una discussione ben più ampia che prosegue da decenni, almeno da quando il Viking 2 lander riprese un paesaggio brinato ad Utopia Planizia, proseguendo con le altrettanto discusse foto di Phoenix in cui le goccioline di un liquido si erano depositate sulle gambe del lander.

Il problema, però, è che il diagramma di fase dell'acqua nelle condizioni ambientali marziane suggerisce che l'acqua liquida non può resistere sulla superficie del pianeta. Tuttavia, i dati rilevati da Curiosity mostrano che l'umidità relativa, indice della quantità di vapore contenuto nell'aria, passa da valori intorno al 5% nei pomeriggi estivi, fino ad un 100% nelle serate autunnali ed invernali. Ciò innescherebbe un processo tale per cui il terreno riuscirebbe a catturare il vapore acqueo dall'aria penetrata all'interno dei pori del materiale superficiale. D'altra parte, Curiosity aveva già scoperto che, le particelle di terreno a grana fine prelevate a Rocknest, presentavano un contenuto di molecole d'acqua pari al 2% del loro peso.
In questa situazione, l'aria penetrata nel suolo interagisce con lo strato di aria appena sopra la superficie. Quando l'umidità relativa supera un certo livello di soglia, allora i sali assorbono una quantità di molecole di acqua sufficiente per disciogliersi in una sorta di fluido, con un processo chiamato deliquescenza. I perclorati sarebbero particolarmente adatti per svolgere questo ruolo e poiché sono stati rilevati sia nel suolo polare che in quello equatoriale, dovrebbero essere un elemento presente su tutto il pianeta. Inoltre, il fenomeno sarebbe più evidente alle alte latitudini, dove le basse temperature e la quantità maggiore di vapore acqueo, favorirebbero un'umidità relativa più elevata.

Marte: ciclo dell'acqua

Marte: ciclo dell'acqua giorno/notte
Credit: Martín-Torres e Zorzano

I ricercatori hanno osservato questo processo anche sulla Terra, per esempio, nella McMurdo Dry Valley, in Antartide, uno dei deserti terrestri più freddi, dove in primavera le sabbie si ricoprono di macchie di umidità, nonostante il terreno sia molto arido.

Rover Environmental Monitoring Station (REMS) - Credit: NASA/JPL-Caltech/INTA (Instituto Nacional de Tecnica Aeroespacial)"Abbiamo scoperto che il perclorato di calcio nel suolo, alle giuste condizioni, assorbe il vapore acqueo presente nell'atmosfera. Le misure della stazione di monitoraggio meteo dimostrano che queste condizioni esistono di notte fino a subito dopo l'alba in inverno.
Sulla base delle misurazioni dell'umidità e della temperatura ad una altezza di 1,6 metri sulla superficie del pianeta [l'altezza a cui si trova il REMS sull'albero del rover N.d.R.], si può stimare la quantità di acqua che viene assorbita dal terreno.
Quando scende la notte, parte del vapore acqueo presente nell'atmosfera condensa sulla superficie di Marte come gelo ma il perclorato di calcio lo assorbe e forma una salamoia con l'acqua, abbassando il punto di congelamento e trasformando il ghiaccio in un liquido. Il terreno è poroso, quindi l'acqua filtra verso il basso attraverso il suolo. Nel corso del tempo, anche altri sali possono dissolversi e, diventati liquidi, possono muoversi e precipitare altrove sotto la superficie", ha spiegato Morten Bo Madsen, professore associato e capo del gruppo di ricerca per Marte al Niels Bohr Institute presso l'Università di Copenhagen.

Marte: condizioni di brina

La linea rossa a sinistra rappresenta l'alba, quella a destra il tramonto. I punti blu indicano quando la salamoia di acqua e perclorato di calcio è liquida in superficie e i punti blu scuro, quando è liquida a 5 cm sotto la superficie.
Credit: Javier Martin-Torres et al.

C'è da sottolineare, però, che se il meccanismo è stato recentemente confermato con un esperimento di laboratorio, lo stesso avrebbe anche smentito le capacità del perclorato di calcio di catturare il vapore acqueo presente in atmosfera, lasciando questo passaggio ancora controverso.

Di sicuro molte volte, la nostra semplice percezione visiva, ci ho portato ad associare alcune situazione e caratteristiche visibili nelle immagini inviate dai rover, alla presenza di acqua allo stato liquido. Abbiamo speculato su queste pagine parlando di foschie nel cratere Gale, di sabbia "umida" o sulle curiose fessurazioni nel terreno che tanto ricordano meccanismi legati all'acqua. Le nostre erano solo idee e, forse, intuizioni ma sicuramente, le recenti affermazioni introdotte da questa ricerca confermano che su Marte c'è ancora molto da scoprire e soprattutto suggeriscono di tenere la mente molto aperta.

"Il cratere Gale è uno dei posti meno probabili su Marte per ottenere le condizioni adatte alle salamoie, rispetto ai luoghi alle latitudini più alte o più in ombra. Così se le salamoie possono esistere lì, si rafforza l'idea che potrebbero formarsi e persistere anche in molti altri luoghi, forse abbastanza per spiegare l'attività delle RSL", ha detto il Principal Investigator HiRISE, Alfred McEwen, dell'Università dell'Arizona a Tucson, co-autore del nuovo rapporto.

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Elisabetta Bonora

Sono una image processor e science blogger appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro.
In cerca di una nuova occupazione, negli ultimi anni mi sono occupata di digital advertising, web e video analytics.
Dedico il tempo libero alla mia dolcissima bimba Sofia Vega, a questo sito (creato nel 2012 in occasione dello sbarco del rover Curiosity su Marte) ed al processing delle immagini raw scattate dalle sonde e dai rover inviati nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

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