Scritto: Mercoledì, 30 Giugno 2021 05:04 Ultima modifica: Sabato, 03 Luglio 2021 10:35

Metano su Marte: la NASA sta per risolvere il mistero


Secondo la NASA la soluzione del mistero è vicina ma la delusione è dietro l'angolo perché il metano marziano è molto probabilmente di origine abiotica dato che anche i processi geologici che coinvolgono l'interazione di rocce, acqua e calore possono produrlo.

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Curiosity sol 3137 (Mastcam right de-bayer). Disponibile in fluu size sul nostro album di Flickr: https://flic.kr/p/2m3PeWQ Curiosity sol 3137 (Mastcam right de-bayer). Disponibile in fluu size sul nostro album di Flickr: https://flic.kr/p/2m3PeWQ Crediti: NASA/JPL-Caltech - Processing: Elisabetta Bonora & Marco Faccin / aliveuniverse.today

La rilevazione del metano su Marte ha una storia controversa: appare e scompare e non è facile da rilevare. Gli scienziati, quindi, ancora prima di cercare di comprendere la curiosa variabilità del gas, si sono chiesti: perché alcuni strumenti vedono il gas mentre altri no? Il rover Curiosity, ad esempio, ha ripetutamente rilevato metano proprio sopra la superficie del cratere Gale ma, più o meno nello stesso momento, il Trace Gas Orbiter della missione ExoMars dell'ESA non ha registrato nessuna traccia del gas più in alto nell'atmosfera del pianeta.
"Quando il Trace Gas Orbiter è entrato a far parte della flotta nel 2016, mi aspettavo che il team dell'orbiter riferisse che c'è una piccola quantità di metano ovunque su Marte", ha affermato Chris Webster, capo dello strumento Tunable Laser Spectrometer (TLS) della suite Sample Analysis at Mars (SAM) a bordo del rover Curiosity.

Il TLS ha misurato in media meno della metà per miliardo di volume di metano nel cratere Gale che equivale a circa un pizzico di sale diluito in una piscina olimpionica. Queste misurazioni sono state punteggiate da picchi sconcertanti fino a 20 parti per miliardo di volume. "Ma quando il team europeo ha annunciato di non aver visto metano, sono rimasto decisamente scioccato", ha detto Webster. Eppure l'orbiter europeo è nato proprio per misurare i gas nell'atmosfera marziana, anche piccole tracce. D'altra parte anche il TLS di Curiosity è estremamente preciso: verrà utilizzato per il rilevamento tempestivo degli incendi sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) e per il monitoraggio dei livelli di ossigeno nelle tute degli astronauti. È stato autorizzato per l'uso nelle centrali elettriche, sugli oleodotti e sugli aerei da combattimento, dove i piloti possono monitorare i livelli di ossigeno e anidride carbonica nelle loro maschere. Tuttavia, Webster e il team SAM sono rimasti scossi dalle scoperte (non scoperte) della sonda europea ed hanno immediatamente iniziato a esaminare le misurazioni TLS su Marte.

I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Astronomy & Astrophysics.

 

Una storia lunga

In base ai modelli generali e fotochimici di Marte, il metano dovrebbe rimanere nell'atmosfera per circa 300 anni e, in tale lasso di tempo, distribuirsi uniformemente intorno al pianeta. Invece, le rilevazioni hanno sempre mostrato una forte localizzazione e periodi di fuga apparentemente brevi.
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.
"La linea metano rilevata è molto forte", aveva dichiarato all'epoca Michael Mumma, ricercatore principale presso il Center for Astrobiology and Solar System Exploration Division al Goddard Space Flight Center della NASA di Greenbelt, Maryland. "Il metano viene rapidamente distrutto nell'atmosfera del pianeta in una varietà di modi, quindi la nostra scoperta di ingenti pennacchi di metano nell'emisfero settentrionale di Marte indica un processo in corso che sta rilasciando il gas", aveva aggiunto.
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.

Da quando Curiosity è su Marte, lo strumento Tunable Laser Spectrometer (TLS) della siute Sample Analysis at Mars (SAM) ha inequivocabilmente identificato picchi sporadici di metano atmosferico, con valori fino a 7,2 ± 2,1 parti per miliardo. Per non parlare del picco osservato il 19 giugno 2019 con 21 parti per miliardo. Di certo, però, fu una sorpresa che il Trace Gas Orbiter (TGO) della missione ExoMars, sorvolando il cratere Gale più o meno nello stesso momento non rilevò alcuna traccia del gas. Una possibile spiegazione è che alla quota di volo della sonda le concentrazioni di metano siano inferiori a 0,05 parti per miliardo e quindi troppo basse perché lo strumento possa vederle.

 

Il metano variabile

Alcuni esperti hanno suggerito che il rover stesso stesse rilasciando il gas. "Quindi abbiamo esaminato le correlazioni con il puntamento del rover, il terreno, lo schiacciamento delle rocce, il degrado delle ruote", ha detto Webster. "Non posso non sopravvalutare lo sforzo che il team ha messo nel guardare ogni piccolo dettaglio per assicurarsi che le misurazioni siano corrette, e lo sono".

Mentre il team SAM lavorava per confermare i suoi rilevamenti di metano, un altro membro del team scientifico di Curiosity, lo scienziato planetario John E. Moores della York University di Toronto, pubblicava un'intrigante ipotesi nel 2019. “Mi sono posto la domanda: e se i dati di Curiosity e del Trace Gas Orbiter fossero entrambi giusti?'”, ha detto Moores.

Moores, così come altri membri del team di Curiosity che studiano i modelli del vento nel cratere Gale, hanno ipotizzato che la discrepanza tra i valori del metano si riducano se effettuate perfettamente nello stesso orario. Poiché TLS ha bisogno di molta potenza, funziona principalmente di notte quando nessun altro strumento Curiosity è operativo e può sfruttare appieno l'energia prodotta dal generatore termoelettrico a radioisotopi (RTG) del rover. L'atmosfera marziana è calma di notte, ha osservato Moores, quindi il metano che fuoriesce dal terreno si accumula vicino alla superficie dove Curiosity può rilevarlo. Dall'altra parte, il Trace Gas Orbiter ricava energia dalla luce solare e quindi inizia le rilevazioni di giorno, da circa 5 chilometri di quota.

Ma "qualsiasi atmosfera vicino alla superficie di un pianeta attraversa un ciclo giornaliero", ha detto Moores. Il calore del Sole agita l'atmosfera mentre l'aria calda sale e l'aria fredda scende. Pertanto, il metano che è confinato vicino alla superficie di notte viene ampiamente mescolato durante il giorno e diluito a livelli non rilevabili. "Quindi mi sono reso conto che nessuno strumento, specialmente uno orbitante, avrebbe visto qualcosa", ha detto Moores.

 

L'esperimento

Immediatamente, il team di Curiosity ha deciso di testare la previsione di Moores raccogliendo le prime misurazioni diurne ad alta precisione di metano dalla superficie di Marte. TLS ha misurato il metano consecutivamente nel corso di un giorno marziano, mettendo a confronto una misurazione notturna con due diurne.

"John ha previsto che il metano dovrebbe effettivamente scendere a zero durante il giorno e le nostre due misurazioni diurne lo hanno confermato", ha affermato Paul Mahaffy, ricercatore principale del SAM. La misurazione notturna del TLS, invece, rientrava perfettamente nella media. "Quindi questo dovrebbe mettere a tacere questa grande discrepanza", ha commentato Mahaffy.

Ora che queste misurazioni hanno definitivamente chiarito il ciclo del gas su Marte, gli scienziati devono ancora identificarne la fonte.
Il metano è una molecola stabile che dovrebbe durare su Marte per circa 300 anni prima di essere distrutta dalla radiazione solare. Se il metano fuoriesce costantemente da tutti i crateri, cosa che gli scienziati sospettano dato che il Gale non è geologicamente unico, dovrebbe essersi accumulato abbastanza nell'atmosfera da essere rilevato facilmente anche di giorno dal Trace Gas Orbiter. Il sospetto è che qualche processo lo stia distruggendo.
Al momento sono in corso esperimenti per verificare se possa essere scomposto da scariche elettriche di livello molto basso indotte dalla polvere nell'atmosfera del pianeta, o se l'ossigeno superficiale marziano distrugga rapidamente il gas prima che possa raggiungere l'alta atmosfera. "Dobbiamo determinare se esiste un meccanismo di distruzione più veloce del normale per riconciliare completamente i set di dati dal rover e dall'orbiter", ha concluso Webster.

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Elisabetta Bonora

Nella vita lavorativa mi occupo di web, marketing e comunicazione, digital marketing. Nel tempo libero sono un'incontenibile space enthusiast e mamma di Sofia Vega.
Mi occupo di divulgazione scientifica, attraverso questo web, collaborazioni con riviste del settore e l'image processing delle foto provenienti dalle missioni robotiche. Appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro. Nel 2019 è uscito il mio primo libro "Con la Cassini-Huygens nel sistema di Saturno".
Amo le missioni robotiche inviate 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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