Da quando il metano è stato individuato per la prima volta nell’atmosfera di Marte 20 anni fa, gli scienziati hanno faticato a scoprirne le origini e il modo in cui viene trasportato attorno al Pianeta Rosso. Le misurazioni dei campioni atmosferici raccolti dal rover Curiosity della NASA nel cratere Gale rivelano fluttuazioni dei livelli di metano nel corso dei giorni e delle stagioni, la cui variabilità, però, è difficile da prevedere. Queste emissioni potrebbero prodotte da microbi del sottosuolo e fornire, quindi, quelle prove tanto cercate della vita su Marte.
Secondo un recente studio condotto da John Ortiz, un dottorando in ingegneria ambientale presso la Johns Hopkins University, il pompaggio barometrico potrebbe essere responsabile del trasporto di gas da sotto la superficie del pianeta nella sua atmosfera a intervalli irregolari ma prevedibili. Questo meccanismo naturale potrebbe contenere informazioni preziose per la missione Curiosity, che è attualmente al suo undicesimo anno.
Il pompaggio barometrico
Si tratta di "un processo in cui le variazioni della pressione atmosferica possono spingere e tirare i gas dai pori delle rocce sotterranee fino alla superficie", ha affermato Ortiz.
"Proprio come sulla Terra, i cambiamenti giornalieri della pressione atmosferica su Marte sono in gran parte causati dal riscaldamento solare: l'aria più fresca di notte ha una pressione più alta, l'aria più calda durante il giorno ha una pressione più bassa. Il terreno può essenzialmente 'respirare' gas come il metano, spingendolo in superficie attraverso le fratture quando la pressione atmosferica è bassa e riportandolo sottoterra quando la pressione atmosferica è alta".
Lo schema mostra come il meccanismo del pompaggio barometrico possa essere responsabile del trasporto di metano dal sottosuolo alla superficie di Marte.
Crediti: John P. Ortiz et al., JGR Planets, 2024
La lunga storia del metano marziano
Il metano su Marte è stato rilevato dai telescopi terrestri, dalle sonde in orbita attorno al pianeta e dai rover sulla superficie.
Per esempio, nel 2003 le osservazioni con l'Infrared Telescope Facility (IRTF) e con il W.M. Keck, entrambi sulla cima del Mauna Kea nelle Hawaii, e quelle del Gemini South a Cerro Pachon sulle Ande Cilene, avevano mostrato tre caratteristiche spettrali (linee di assorbimento) tipiche del metano.
Il Planetary Fourier Spectrometer (PFS) a bordo della sonda Mars Express (MEX) rilevò un valore medio globale di 15 parti per miliardo, con indicazioni di fonti localizzate ed un incremento significativo durante il periodo estivo al polo nord. Il Thermal Emission Spectrometer (TES) dell'orbiter Mars Global Surveyor (MGS) registrò metano intermittente tra il 1999 e il 2003, con concentrazioni da 5 a 60 parti per miliardo in luoghi dove sono sospettate condizioni geologiche favorevoli, come un'attività geotermica residua (Tharsis e Elysium) e una forte idratazione (Arabia Terrae).
Curiosity, che atterrò nel cratere Gale nel 2012, ha scoperto che le quantità di gas aumentano e diminuiscono seguendo un ciclo stagionale. Lo strumento Tunable Laser Spectrometer (TLS) della siute Sample Analysis at Mars (SAM), a bordo del rover, ha inequivocabilmente identificato picchi sporadici di metano atmosferico, con valori fino a 7,2 ± 2,1 parti per miliardo. Famoso, poi, è il picco del gas osservato il 19 giugno 2019 con 21 parti per miliardo, rilevato solo al livello del suolo ma non dall'orbita, quando il Trace Gas Orbiter (TGO) della missione ExoMars sorvolò il cratere Gale più o meno nello stesso momento. Un vero mistero!
Lo studio
Il team utilizzato modelli computerizzati per simulare il modo in cui il metano si muove sotto la superficie marziana e il modo in cui si mescola all’interno dell’atmosfera. E ha poi poi confrontato le concentrazioni di metano simulate con le misurazioni del rover Curiosity. Poiché il clima e la pressione atmosferica di Marte sono molto meno caotici di quelli della Terra, i ricercatori sono stati in grado di fare previsioni sui livelli di metano atmosferico nel tempo.
In particolare, le simulazioni hanno mostrato che poco prima dell'alba viene rilasciata una "sbuffata" del gas. Un'informazione che potrebbe guidare Curiosity nel pianificare il campionamento atmosferico.
"Il nostro lavoro suggerisce diverse finestre temporali chiave in cui Curiosity può raccogliere dati, ognuna delle quali ha il potenziale di dirci qualcosa di diverso sulla circolazione del metano e sui processi di trasporto. Riteniamo che queste offrano la migliore possibilità di limitare i tempi delle fluttuazioni del metano e, si spera, nel futuro, portino alla comprensione della sua provenienza su Marte", ha affermato Harihar Rajaram, professore di salute ambientale e ingegneria alla Johns Hopkins e consulente di dottorato di Ortiz.%BB.
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