Ora, nel tentativo di dimostrare che esiste acqua salata tra i granelli di terreno e i sedimenti al polo sud di Marte, un team italiano e uno scienziato del Southwest Research Institute ha eseguito simulazioni ed esperimenti, misurando le proprietà delle miscele di ghiaccio e salamoia a temperature fino a -98 gradi Celsius.
I risultati supportano i riflessi altamente luminosi rilevati dal radar sonda sotto la superficie MARSIS a bordo dell'orbiter Mars Express dell'ESA.
Cronache di acqua al polo sud di Marte
MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding) è un radar sounder, utilizzato per scandagliare sia il sottosuolo che la ionosfera marziana, il primo nel suo genere inviato su Marte.
Con un'antenna di circa 40 metri, MARSIS sorvola il pianeta: facendo rimbalzare le onde radio su un'area selezionata, ricevendo gli echi o i riflessi e analizzando quanto tempo impiega il segnale per tornare indietro.
Ogni valore restituito è indice di un determinato materiale.
Quando gli echi di ritorno vengono studiati e trasformati in grafico, quello che si ottiene è una specie di sezione bidimensionale del sottosuolo, chiamata "radargramma".
MARSIS è in grado di osservare sottoterra fino a 5 chilometri di profondità e di lavorare anche come altimetro.
Qualsiasi acqua liquida vicino alla superficie dovrebbe inviare un forte segnale luminoso, mentre il segnale radar per ghiaccio e la roccia sarebbe molto meno evidente.
Lo strumento aveva rilevato allettanti segnali nel 2018 che sembravano indicare la presenza di un grande bacino di acqua allo stato liquido sotto il polo sud di Marte. Nei mesi successivi vennero identificate molte altre riflessioni simili.
Tuttavia, dato che i modelli convenzionali presuppongono che la calotta polare sud di Marte sperimenti temperature molto più basse del punto di fusione dell'acqua, molti scienziati hanno messo in dubbio la scoperta e proposto soluzioni alternative: ghiacci salini, argilla, sali idrati...
A queste critiche, ora, arriva una risposta guidata dal team italiano capitanato da Roberto Orosei, dell'Istituto Nazionale di Astrofisica e ricercatore principale per il MARSIS, già primo autore di quell’articolo del 2018.
Nel nuovo lavoro, i dati precedentemente pubblicati, sono stati affiancati a simulazioni e nuove misurazioni di laboratorio.
Gli studi condotti allo SwRI mostrano che, circa 1,5 chilometri sotto la calotta polare sud di Marte, saline tra i granelli di ghiaccio o sedimenti potrebbero produrre i forti riflessi rilevati dallo strumento radar a bordo dell'orbiter Mars Express dell'ESA.
Crediti: NASA/JPL-Caltech/USGS/SwRI
Nessun miraggio
Secondo Elena Pettinelli, geofisica all’Università Roma Tre e coautrice del nuovo articolo, le misure presentate dagli altri scienziati su argille, ghiacci salini e simili, "non sembravano essere in accordo con la vasta letteratura sperimentale sulle proprietà dielettriche delle argille".
"Tuttavia, poiché le misure a temperature marziane e alla frequenza di Marsis erano poche abbiamo deciso di integrarle con nuove misure di laboratorio".
Le nuove misure, condotte al Dipartimento di matematica e fisica di Roma Tre, hanno sottoposto sei campioni di sedimenti argillosi antichi. raccolti qui sulla Terra (in Italia) e simili a quelli trovati su Marte, a un ampio intervallo di temperature (da -73 a + 24 °C) e di frequenze (da 1 MHz a 1 GHz).
"Le nostre misure confermano che alle temperature tipiche della base dei depositi polari sud marziani (circa -73 gradi Celsius) e alle frequenze di Marsis, le argille non possono generare forti riflessioni come recentemente ipotizzato" da altri ricercatori, ha sottolineato Elisabetta Mattei, dell’Università Roma Tre, prima autrice della nuova ricerca.
"Le nostre misure sono in perfetto accordo con la teoria delle proprietà dielettriche e con le misure sperimentali effettuate da molti autori negli ultimi sessant’anni su diversi tipi di argille a basse temperature e a diverse frequenze".
"Inoltre, poiché sappiamo che l’acqua alla base del ghiaccio non può essere pura", ha aggiunto Mattei, "perché sarebbe allo stato solido alle temperature marziane, abbiamo cominciato a investigare in dettaglio le proprietà dielettriche di soluzioni saline contenenti sali particolari, come i perclorati e i cloruri, che sono stati trovati sulla superficie di Marte. Questo lavoro è stato fatto in collaborazione con un collega americano, David Stillman, del Southwest Research Institute a Boulder (Colorado)"
"Sulla Terra, abbiamo analoghi per l'acqua liquida sotto il ghiaccio perché i laghi di acqua liquida esistono effettivamente sotto i ghiacciai nelle regioni artiche e antartiche", ha affermato Stillman, specialista nel rilevamento dell'acqua in qualsiasi forma (liquida, ghiacciata o assorbita) sui corpi planetari e co-autore del nuovo articolo. "I sali esotici che sappiamo esistere su Marte hanno incredibili proprietà 'antigelo' che consentono alle salamoie di rimanere liquide fino a -75 gradi Celsius. Abbiamo studiato questi sali nel nostro laboratorio per capire come risponderebbero ai radar".
Stillman ha oltre un decennio di esperienza nella misurazione delle proprietà dei materiali a basse temperature per rilevare e caratterizzare il ghiaccio nel sottosuolo, l'acqua non ghiacciata e il potenziale di vita in tutto il Sistema Solare. Per questo progetto, ha misurato le proprietà delle salamoie di perclorato in una camera ambientale allo SwRI (Southwest Research Institute) che produce temperature da azoto liquido a pressioni simili a quelle di Marte.
Stillman ha dimostrato "che l’acqua può trovarsi in diverse condizioni: mescolata al ghiaccio, nei pori dei sedimenti basali o accumulata alla base dei depositi polari. I risultati mostrano inoltre che, contrariamente a quanto ipotizzato da altri ricercatori, le concentrazioni di sali necessarie per mantenere l’acqua liquida anche a basse temperature sono relativamente piccole e non richiedono che le soluzioni siano ipersaline", ha spiegato Pettinelli.
"I miei colleghi italiani mi hanno contattato per vedere se i dati dei miei esperimenti di laboratorio avrebbero supportato la presenza di acqua liquida sotto la calotta glaciale marziana", ha detto Stillman.
I risultati hanno mostrato che "che queste salamoie potrebbero esistere tra i granelli di ghiaccio o i sedimenti e sono sufficienti per mostrare una forte risposta dielettrica. Questo è simile a come l'acqua di mare satura i granelli di sabbia sulla costa o come l'aroma permea una granita, ma a -75 gradi Celsius sotto 1,5 chilometri di ghiaccio vicino al Polo Sud di Marte".
"Questo risultato", ha aggiunto Mattei, "oltre ad essere compatibile con le concentrazioni di sali trovate sulla superficie di Marte, ha importanti conseguenze sulla possibilità che questa acqua fredda basale possa ospitare la vita".
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