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L'ossigeno scomparso di Marte

La location del target Windjana dove Curiosity ha trovato alte concentrazioni di manganese.
La location del target Windjana dove Curiosity ha trovato alte concentrazioni di manganese. Crediti: NASA/JPL-Caltech/MSSS

A pochi giorni dalla notizia del ritrovamento di tridimite nel campione Buckskin, ecco che si aggiunge un nuovo tassello misterioso di storia marziana. Le rocce analizzate da Curiosity dimostrano che una volta il pianeta aveva molto più ossigeno nella sua atmosfera rispetto ad oggi. Questa scoperta, insieme alla conferma di antichi mari e laghi, restituiscono un'immagine passata di Marte molto simile alla Terra.

All'interno del campione prelevato due anni fa dalla lastra di pietra arenaria Windjana alla base di una collinetta, il Monte Remarkable, nell'area Kimberley, i ricercatori hanno trovato alti livelli di ossidi di manganese analizzando lo spettro prodotto dai colpi di laser della ChemCam.

"Gli unici modi sulla Terra per ottenere questi materiali di manganese coinvolgono l'ossigeno atmosferico o i microbi", ha dichiarato nel report Nina Lanza, scienziata planetaria presso il Los Alamos National Laboratory in New Mexico. "Ora abbiamo trovato ossidi di manganese su Marte e ci stiamo chiedendo come si sono formati".
L'ipotesi dei microbi sembra inverosimile per Lanza, autore principale dello studio pubblicato sulla rivista Geophysical Research Letters, mentre il fatto che l'atmosfera del pianeta contenesse molto più ossigeno in passato appare plausibile.
"Questi materiali a base di manganese hanno bisogno di abbondante acqua allo stato liquido e condizioni fortemente ossidanti per formarsi. Qui sulla Terra avevamo molta acqua ma nessun deposito di ossidi di manganese fin quando non sono aumentati i livelli di ossigeno nella nostra atmosfera".

Nella storia geologica terrestre, la comparsa di alte concentrazioni di minerali di ossido di manganese è un indicatore importante di un grande cambiamento nella composizione della nostra atmosfera: la presenza degli stessi tipi di materiale su Marte suggerisce che i livelli di ossigeno aumentarono anche lì, prima di scendere ai valori attuali.
I livelli di ossigeno potrebbero essere aumentati "a causa della ripartizione dell'acqua quando Marte stava perdendo il suo campo magnetico", ha detto Lanza. "Senza un campo magnetico a protezione della superficie, le radiazioni ionizzanti iniziano a scindere le molecole d'acqua in idrogeno ed ossigeno. A causa della forza di gravità relativamente bassa, il pianeta non è stato in grado di trattenere gli atomi di idrogeno che sono più leggeri ma solo l'ossigeno. Gran parte di questo è finito nelle rocce creando quell'ossidazione rossastra che oggi ricopre la superficie. Ma mentre gli ossidi di ferro richiedono un ambiente solo leggermente ossidante per formarsi, quelli di manganese richiedono un ambiente fortemente ossidante, più di quanto precedentemente si pensasse per Marte".

"E' difficile dire se questo scenario per l'ossigeno atmosferico si è realmente verificato", ha aggiunto Lanza ma la comprensione dei processi atmosferici marziani è importante anche per lo studio di altri mondi: l'ossigeno è stato sempre considerato una biosignature ma questo processo, ad esempio, non richiede la vita.

La roccia trovata da Curiosity su Marte non è l'unica ricca di manganese. Due anni fa Opportunity, a migliaia di chilometri di distanza dal cratere Gale, si era imbattuto in un frammento dalla forma curiosa, chiamato "Pinnacle Island", che era molto ricca di zolfo ed aveva almeno il doppio del manganese rispetto agli altri affioramenti marziani analizzati.

Oxidation of manganese in an ancient aquifer, Kimberley formation, Gale crater, Mars [abstract]

The Curiosity rover observed high-Mn abundances (>25 wt% MnO) in fracture-filling materials that crosscut sandstones in the Kimberley region of Gale crater, Mars. The correlation between Mn and trace metal abundances plus the lack of correlation between Mn and elements such as S, Cl, and C, reveals that these deposits are Mn-oxides rather than evaporites or other salts. On Earth, environments that concentrate Mn and deposit Mn minerals require water and highly oxidizing conditions, hence these findings suggest that similar processes occurred on Mars. Based on the strong association between Mn-oxide deposition and evolving atmospheric dioxygen levels on Earth, the presence of these Mn-phases on Mars suggests that there was more abundant molecular oxygen within the atmosphere and some groundwaters of ancient Mars than in the present day.

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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.
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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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