"I livelli di radiazione su Marte rappresentano un'ulteriore difficoltà per la sopravvivenza della vita sulla superficie, almeno in base alle attuali conoscenze, oltre che contribuire alla degradazione di possibili molecole organiche prodotte da processi biogenetici o abiotici in passato", si legge nel documento.
"Sulla Terra, gli organismi fotosintetici richiedono la radiazione solare come fonte di energia ma, sulla superficie marziana, tale esposizione implicherebbe anche l'esposizione ad alti livelli di dannose radiazioni ionizzanti e UV. Inoltre, l'attuale superficie di Marte è un ambiente disseccato soggetto a condizioni meteorologiche estreme che contribuiscono a condizioni inabitabili"
“Le grotte e i loro punti di accesso sono stati proposti come ambienti e regioni abitabili che avrebbero potuto conservare tracce di vita, principalmente a causa della loro schermatura naturale dalle dannose radiazioni ionizzanti e non ionizzanti presenti sulla superficie. Tuttavia, finora nessuno studio ha determinato quantitativamente la schermatura offerta da questi vuoti su Marte", spiega l'autore principale D. Viúdez-Moreiras del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) & National Institute for Aerospace Technology (INTA) a Madrid.
La nuova ricerca rappresenta per la prima volta l'ambiente delle radiazioni UV nelle tipiche geometrie dei vuoto trovati fino ad oggi su Marte.
"L'ambiente di radiazione intermedio tra la radiazione dannosa sulla superficie e l'oscurità permanente di un'ipotetica grotta offerta dai vuoti su Marte può rappresentare ambienti favorevoli per l'abitabilità senza limitare il tipo di fonte di energia per potenziali organismi marziani ancora sconosciuti", afferma Viúdez-Moreiras.
Pericoli superficiali
Secondo Viúdez-Moreiras, i crateri a fossa e i lucernari delle caverne "presentano un forte interesse da una prospettiva astrobiologica in termini di potenziale abitabilità e regioni che avrebbero potuto conservare prove di vita, data la protezione che questi ambienti offrono contro i pericoli sulla superficie di Marte, come radiazioni UV”.
Mentre la sottile atmosfera marziana e l'assenza di un campo magnetico su scala planetaria consentono ad alti livelli di radiazioni ionizzanti e raggi UV di raggiungere la superficie del pianeta, il sottosuolo di Marte non solo offre una schermatura ma protegge anche dagli impatti di meteoriti su piccola scala, dai processi eolici e dalle condizioni meteorologiche estreme, come le tempeste di polvere che in genere colpiscono la superficie marziana.
Tuttavia, rilevare questi potenziali habitat non è semplice. Dall'alto potrebbero essere nascosti alla vista o apparire come piccole caratteristiche topografiche.
Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) e Mars Global Surveyor della NASA hanno documentato possibili ingressi sotterranei nella regione di Tharsis e Elysium.
Posizione delle grotte candidate nella regione di Tharsis su Marte.
Crediti: USGS
Le basi: geometria e modello
L'ambiente di radiazione nei crateri a fossa e nei lucernari delle grotte è dominato, come sulla superficie marziana, dalla luce solare diretta e diffusa e, in misura minore, dalla luce solare riflessa dalle pareti dell'apertura. Tuttavia, secondo lo studio, su Marte, l'albedo superficiale è significativamente ridotto nella banda UV (200–400 nm) pertanto il contributo all'irraggiamento a lunghezze d'onda può essere trascurato, concentrandosi così sulla luce solare diretta e diffusa.
Nella figura qui sopra viene preso come esempio, un lucernario catturato dalla fotocamera HiRISE a bordo del Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) a nord-est di Arsia Mons, e una vista schematica dello stesso. È chiaro che la schermatura dipende dalla geometria del vuoto, che è definita dal diametro D e dalla profondità d ma attenua l'incidenza della radiazione UV che, invece, investe la superficie. Soprattutto in funzione di una certa elevazione solare. "La posizione sul pavimento del vuoto ha un ruolo significativo nel determinare la dose UV finale", sottilnea lo studio.
Il modello di trasferimento radiativo, utilizzato nello studio, considera il carico e le proprietà variabili della polvere, le abbondanze delle specie di gas in traccia e le condizioni atmosferiche, in funzione della posizione, Ls (Solar Longitude, longitudine solare) e LTST (Local True Solar Time, ora solare reale locale), al fine di rappresentare meglio i fattori di influenza sul campo di radianza. Tutto è stato convalidato utilizzando le misurazioni dell'irraggiamento UV in situ acquisite dal Rover Environmental Monitoring Station (REMS) a bordo del rover Curiosity, che registra radiazioni UV dal 2012 inclusi gli effetti delle tempeste di polvere globali.
Un altro esempio di collasso e frattura, ripresa dalla fotocamera HiRISE a bordo della sonda MRO della NASA. La foto è stata scattata il 12 marzo 2007 sulla zona Arsia Mons (su Flickr: https://flic.kr/p/8kj8J2).
Crediti: NASA/JPL/University of Arizona - Processing: Elisabetta Bonora / Marco Faccin / aliveuniverse.today
Un mondo ancora da scoprire
L'irradiamento UV sulla superficie di Marte è descritto da un ciclo diurno con un picco a mezzogiorno, ora locale, quando l'elevazione solare è al massimo. All'interno dei vuoti (cioè lucernari e crateri a fossa), la radiazione solare diretta raggiungerà il pavimento della cavità o sarà schermata in toto dalla superficie che produce l'ombra. Inoltre, la componente di luce solare diffusa dell'irradianza UV sarà attenuata all'aumentare di d/D e dipenderà anche dalla posizione del vuoto. L'irradiamento UVC più elevato, la componente più dannosa della radiazione UV, si osserva alle latitudini tropicali, con un picco di irradiamento nell'emisfero meridionale durante l'estate.
Tuttavia, gli ambienti completamente bui che si trovano nel sottosuolo limitano la fonte di energia per i potenziali organismi. Mentre, gli ingressi delle grotte offrono ambienti intermedi in termini di radiazioni ionizzanti e UV, favoriscono comunque la luce solare come fonte di energia, pur mantenendo in larga misura i benefici delle grotte (compresa la protezione da condizioni meteorologiche avverse, sbalzi di temperatura, tassi di disseccamento ed erosione). Inoltre, potrebbero ospitare acqua ghiacciata o salmastra e fornire accesso al sottosuolo poco profondo, dove temperature e condizioni di umidità relativamente stabili potrebbero persistere su scale temporali geologiche.
“Crateri a fossa e lucernari, intermedi in termini di radiazione UV tra i livelli dannosi presenti sulla superficie marziana e l'oscurità permanente di un'ipotetica grotta, possono offrire ambienti favorevoli all'abitabilità e alla conservazione delle molecole organiche in luoghi che sarebbero relativamente facili da raggiungere con le missioni di superficie”, dice il documento. Ma per ora, Viúdez-Moreiras sottolinea che sarebbero necessari ulteriori lavori di modellazione e più dati dalle missioni attuali e future per valutare l'abitabilità di questi ambienti.
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