Curiosity: nuovi indizi dal carbonio

Secondo il nuovo studio, pubblicato su PNAS, condotto dai ricercatori della Pennsylvania State University, ci sono solo tre possibili risposte per spiegare i risultati: polvere cosmica, degradazione ultravioletta dell'anidride carbonica o degradazione ultravioletta del metano prodotto biologicamente. Questo gas è stato rilevato in diverse occasioni dal rover della NASA e un recentissimo studio ha anche stabilito che probabilmente arriva dalla parte nord-occidentale del cratere Gale, il grande bacino da impatto dove Curiosity è atterrato il 6 agosto 2012.

Il carbonio ha due isotopi stabili, 12 e 13. Osservando le quantità di ciascuno in una sostanza, i ricercatori possono determinare quale ciclo del carbonio si è verificato, anche se molto tempo fa.
"Le quantità di carbonio 12 e carbonio 13 nel nostro Sistema Solare sono le quantità che esistevano al momento della formazione del Sistema Solare stesso", ha affermato Christopher H. House, professore di geoscienze alla Penn State. "Entrambi esistono in qualsiasi cosa ma poiché il carbonio 12 reagisce più rapidamente del carbonio 13, osservare le quantità relative di ciascuno nei campioni può rivelare dettagli sul ciclo del carbonio che è avvenuto".

Molti campioni sono ricchi di carbonio organico

Gli scienziati della NASA hanno appena annunciato che molti dei campioni prelevati da Curiosity sono ricchi di un tipo di carbonio che sulla Terra è associato a processi biologici.
Sebbene la scoperta sia intrigante, non indica necessariamente la presenza di vita antica su Marte, perché di fatto ancora non è stata trovata alcuna prova conclusiva per sostenere questa teoria.

"Stiamo trovando cose su Marte che sono allettanti e interessanti, ma avremmo davvero bisogno di più prove per dire che abbiamo identificato la vita", ha detto nel comunicato Paul Mahaffy, che è stato il ricercatore principale del Sample Analysis at Mars (SAM). a bordo di Curiosity. "Quindi stiamo cercando se altri fattori potrebbero aver causato la firma del carbonio che stiamo vedendo, invece della vita".

Per analizzare il carbonio nella superficie marziana, il team di House ha utilizzato lo strumento Tunable Laser Spectrometer (TLS) all'interno della suite Sample Analysis at Mars (SAM).
SAM ha riscaldato 24 campioni, provenienti da cinque diversi luoghi nel cratere Gale, a circa 850 gradi Celsius, per rilasciare i gas all'interno. Quindi il TLS ha misurato gli isotopi del carbonio ridotto che è stato liberato nel processo di riscaldamento. Gli isotopi sono atomi di un elemento con masse diverse a causa del loro numero distinto di neutroni e sono fondamentali per comprendere l'evoluzione chimica e biologica dei pianeti.

Il carbonio è particolarmente importante poiché questo elemento si trova in tutta la vita sulla Terra; scorre continuamente attraverso l'aria, l'acqua e il suolo in un ciclo ben compreso grazie alle misurazioni degli isotopi.

Ad esempio, le creature viventi sulla Terra usano l'atomo di carbonio 12 più piccolo e leggero per metabolizzare il cibo o per la fotosintesi rispetto al più pesante atomo di carbonio 13. Pertanto, una quantità significativamente maggiore di carbonio 12 rispetto al carbonio 13 nelle rocce antiche, insieme ad altre prove, suggerisce agli scienziati che stanno esaminando le firme della chimica correlata alla vita.

Su Marte, i ricercatori di Curiosity hanno scoperto che quasi la metà dei loro campioni conteneva quantità sorprendentemente grandi di carbonio 12 rispetto a ciò che gli scienziati hanno misurato nell'atmosfera e nei meteoriti marziani.

Crediti: NASA/Caltech-JPL/MSSS

Polvere cosmica o radiazione UV?

Curiosity ha trascorso gli ultimi nove anni esplorando un'area del cratere Gale che presenta strati di roccia antica esposta. Il rover ha perforato la superficie di questi strati e ha recuperato campioni da sedimenti sepolti. Attraverso una sorta di pirolisi, l'analisi dei campioni ha prodotto carbonio ha mostrato un'ampia gamma di quantità di carbonio 12 e carbonio 13 a seconda di dove o quando si è formato il campione originale. Una parte è risultata eccezionalmente impoverita nel carbonio 13 mentre altri campioni sono stati arricchiti.

I ricercatori suggeriscono tre possibilità per spiegare i campioni impoveriti.

Prima di tutto, secondo House, ogni duecento milioni di anni il Sistema Solare passa attraverso una nuvola molecolare galattica. La quale, però "non deposita molta polvere" e pertanto sulla Terra, dove c'è una geologia attiva che rimescola continuamente il paesaggio, non se ne trova traccia. Ma su Marte, quando ciò è (ipoteticamente) accaduto in passato, le temperature sono scese e l'acqua, che all'epoca scorreva in superficie, si è ghiacciata. La polvere, quindi, si è depositata sopra il ghiaccio ed è rimasta intrappolata sul posto; dopo lo scioglimento, ha lasciato dietro di sé uno strato di sporco contenente carbonio. Ma secondo i ricercatori, questa spiegazione, seppur plausibile, è improbabile perché nel cratere Gale ci sono poche prove di antichi ghiacciai.

Un'altra possibilità è che la radiazione ultravioletta converta l'anidride carbonica in composti organici come la formaldeide.
"Ci sono documenti che prevedono che i raggi UV potrebbero causare questo tipo di frazionamento", ha affermato House. "Tuttavia, abbiamo bisogno di altri risultati sperimentali che mostrino questo frazionamento dimensionale in modo da poter escludere o includere questa spiegazione".

Infine, la terza possibile idea è di natura biologica. In sostanza, forme di vita microbiche, che si nutrono di metano, potrebbero aver prodotto carbonio. Questo è esattamente ciò che è successo sulla Terra in passato.
Secondo House "i campioni estremamente impoveriti di carbonio 13 sono un po' come campioni provenienti dall'Australia prelevati da un sedimento di 2,7 miliardi di anni. Quei campioni avevano un'origine biologica , quando il metano veniva consumato dalle antiche stuoie microbiche".

La spiegazione biologica coinvolge, quindi, antichi batteri sulla superficie marziana, che avrebbero prodotto una firma di carbonio unica mentre rilasciavano metano nell'atmosfera. Qui, la luce ultravioletta avrebbe convertito quel gas in molecole più grandi e complesse. Queste nuove molecole sarebbero piovute in superficie e ora sarebbero conservate, con la loro distinta firma di carbonio, nelle rocce analizzate da Curiosity.

Tuttavia, dato che per il momento non si hanno evidenze di attività microbica sul Pianeta Rosso, né passata né presente, gli autori si sono concentrati sulla luce ultravioletta ma "tutti e tre questi scenari sono non convenzionali, a differenza dei processi comuni sulla Terra", hanno osservato i ricercatori.

Tre possibili scenari per l'origine degli isotopi di carbonio impoverito osservati dal SAM TLS. Mostrato in blu, il metano prodotto biologicamente dall'interno di Marte potrebbe comportare la deposizione di materiale organico impoverito di 13C dopo la fotolisi.

In attesa di un grande pennacchio di metano

"Tutte e tre le possibilità indicano un ciclo del carbonio insolito, diverso da qualsiasi cosa sulla Terra oggi", ha affermato House. "Ma abbiamo bisogno di più dati per capire quale di queste è la spiegazione corretta. Sarebbe bello se il rover rilevasse un grande pennacchio di metano e misurasse gli isotopi di carbonio da quello, ma mentre ci sono pennacchi di metano, la maggior parte sono piccoli e nessun rover ne ha campionato uno abbastanza grande da poter misurare gli isotopi".

"La cosa più difficile è lasciare andare la Terra e lasciare andare quel pregiudizio che abbiamo e cercare davvero di entrare nei fondamenti della chimica, della fisica e dei processi ambientali su Marte", ha detto l'astrobiologo Goddard Jennifer L. Eigenbrode, che ha partecipato al studio. In precedenza. "Dobbiamo aprire le nostre menti e pensare fuori dagli schemi", ha detto Eigenbrode, "ed è quello che fa questo documento".

"Sulla Terra, i processi che produrrebbero il segnale di carbonio che stiamo rilevando su Marte, sono biologici", ha detto House. "Dobbiamo capire se la stessa spiegazione funziona per Marte, o se ci sono altre spiegazioni, perché Marte è molto diverso".
Il Pianeta Rosso è unico perché potrebbe essere iniziato con un mix diverso di isotopi del carbonio rispetto alla Terra 4,5 miliardi di anni fa. Marte è più piccolo, più freddo, ha una gravità più debole e diversi gas nella sua atmosfera. Inoltre, il carbonio su Marte potrebbe avere un suo ciclo senza alcuna vita coinvolta.

Tuttavia, House osserva anche che trovare i resti di stuoie microbiche o prove di depositi glaciali potrebbe chiarire un po' le cose.
Tuttavia, per ora "siamo cauti con la nostra interpretazione, che è la cosa migliore da fare quando si studia un altro mondo", ha detto House.

Curiosity sta ancora raccogliendo e analizzando campioni e tra circa un mese tornerà al frontone dove ha trovato alcuni dei campioni considerati in questo studio.
Continuate a seguire gli spostamenti del rover dal nostro missione log.