Scienza e Tecnologia

Scienza, un’incredibile scoperta: misteriose variazioni di ossigeno su Marte

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L’ossigeno nell’aria di Marte varia in un modo che non può essere spiegato dai processi chimici conosciuti. Gli scienziati si interrogano sulle potenzialità di questa scoperta,

Mentre gli scienziati lavorano alla missione Curiosity rover per misurare i gas sul pianeta rosso,  arriva una nuova scoperta: l’ammontare di ossigeno nell’aria su Marte è aumentato del 30% in primavera ed estate. Il motivo rimane ignoto ma i ricercatori stanno cominciando a restringere le possibilità. Mentre i cambiamenti sono probabilmente dovuti alla natura geologica, gli scienziati non possono completamente escludere una spiegazione che riguarda la vita microbiotica.

I risultati vengono dopo la raccolta di data di quasi sei anni terrestri, o tre anni di Marte, grazie alla strumentazione del Sample Analysis at Mars (Sam), un laboratorio di chimica portatile montato sul rover Curiosity.

Gli scienziati hanno misurato i cambiamenti stagionali nei gas che compongono l’aria direttamente sulla superficie del cratere Gale, dove il Curiosity è atterrato. Hanno pubblicato la scoperta sul giornale JGR-Planets.

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L’atmosfera di Marte è per la maggior parte composta da CO2 e altri gas come N2, Ar, O2 e CH4. Nitrogeno e Argon hanno seguito lo schema previsto, cambiando in base alla presenza di CO2 nell’aria, legata ai cambiamenti nella pressione. Gli scienziati erano convinti che l’ossigeno avrebbe seguito questo schema ma non così non è stato.

L’ossigeno è aumentato durante ogni primavera nell’emisfero nord e diminuito in autunno. Hanno considerato la possibilità che le molecole di CO2 o di acqua potessero aver rilasciato l’ossigeno quando sono entrate in contatto con l’atmosfera, portando ad un breve aumento.

Ma ci sarebbe voluta una quantità di acqua cinque volte maggiore di quella attuale per produrre l’ossigeno, e le molecole di CO2 si rompono troppo lentamente per generare cosi tanto ossigeno in poco tempo.

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“Sappiamo che l’ossigeno su Marte si crea e si distrugge attraverso l’energia prodotta dai raggi solari che distruggono le molecole di CO2 e H20. La cosa a cui non troviamo un senso è la grandezza della variazione, che non si accorda con cosa ci aspettiamo di vedere”, ha commentato il Dr ManishPatel, dell’Open University che non ha lavorato allo studio.

Il Dr Timothy McConno, uno degli autori dell’articolo su JGR-Planets, ha spiegato alla BBC: “Puoi misurare le molecole del vapore acqueo nell’atmosfera di Marte e puoi misurare i cambiamenti in ossigeno. Solo non ci sono abbastanza molecole. Marte di solito ha una piccola quantità di vapore acqueo e ci sono molti più atomi di ossigeno apparsi misteriosamente che di vapore acqueo nell’intero pianeta”.

Inoltre, hanno cercato di comprendere le motivazioni che hanno portato l’ossigeno ai livelli previsti in autunno. Un’idea è che le radiazioni solari possano aver scisso le molecole in due atomi che poi sono stati liberati nello spazio. Ma dopo aver visto i numeri gli scienziati hanno concluso che ci sarebbero voluti almeno dieci anni per far scendere l’ossigeno in questo modo.

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Inoltre, gli aumenti stagionali non si sono replicati perfettamente. La quantità di ossigeno varia di anno in anno. Il risultato è che qualcosa stia producendo i gas e poi li porti via. Il Dr McConnochie pensa ad una fonte di ossigeno sulla superficie: “Per entrare in contatto con l’atmosfera in un modo così rapido deve essere vicino alla superficie. Qualora fosse più profondo, ogni processo dovrebbe essere più lento”.

Alcune evidenze a supporto di questa teoria provengono dalla navicella Viking della NASA, atterrata sul pianeta negli anni Settanta. I risultati condotti dal Viking Gas Exchange Experiment hanno mostrato che quando l’umidità stava aumentando in una stanza contente una parte di suolo marziano, questo ha rilasciato ossigeno. Tuttavia, ha detto il Dr McConnochie, la temperatura nella navicella spaziale era molto più calda di quello che dovrebbe essere, in particolare in primavera ed estate. Questo complica ogni tentativo di applicare il risultato all’ambiente marziano: “E’ un indovinello allettante ma non ci aiuta a risolvere direttamente il problema”.

Marte diventa più umido in primavera ed estate. L’acqua ghiacciata si deposita ai poli durante l’inverno. Poi, durante l’estate, c’è un rilascio di vapore acqueo nella regione polare. Questo potrebbe essere un collegamento tra l’umidificazione del pianeta in quel periodo e il rilascio d’ossigeno. I cambiamenti d’ossigeno sono similari a quelli di metano che è aumentato di circa il 60% in estate per motivi che gli scienziati non sono riusciti a spiegare. Non è chiaro se ci sono connessioni.

Il mistero della presenza di metano ha attirato molte attenzioni negli scienziati a causa del metano prodotto sulla terra dagli organismi viventi. Nonostante siano molti modi in cui il metano può essere rilasciato dai processi geologici su Marte, la produzione di questo gas da microbi rimane una possibile soluzione. Anche l’ossigeno può essere prodotto dai micro organismi. La possibilità che la biologia sia dietro questi livelli di cambiamento del gas nell’atmosfera di Marte non può essere esclusa.

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Con la strumentazione attuale della navicella su Marte non abbiamo modo di sapere se la biologia è la causa di questo inaspettato aumento d’ossigeno in primavera. I processi abiotici sembrano molto promettenti, quindi abbiamo bisogno di scoprirli prima, ha detto il professor Sushil Atreya dell’Università del Michigan, coautore dello studio.  Ma ha aggiunto che le future missioni dovranno fare ulteriori misurazioni per dimostrare la possibilità della vita su Marte.

“Un fenomeno che può essere applicato alla maggior parte delle molecole di gas è che queste si attaccano alla superficie, specialmente con molte aree superficiali. Questo varia in base alle temperature –  ha spiegato Tim McConnochie – L’ossigeno è una molecola molto attiva, quindi cambia in varie forme per attaccarsi e poi cambiare di nuovo. La cosa che può ingannare è che le fonti di ossigeno che conosciamo sul suolo di Marte sono solitamente molto stabili”.

Una di queste molecole stabili è un composto chiamato perclorato, che è diffuso sul terreno di Marte. Non si rilascia facilmente l’ossigeno ma è possibile che l’esposizione ad alte radiazioni di energia, come i raggi cosmici, possa in qualche modo romperlo, rilasciando il prodotto. Un potenziale sottoprodotto è l’ipoclorito, meno stabile ma più incline a rilasciare ossigeno.

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Il Professore Atreya ha spiegato: “Ci sono tre potenziali riserve abiotiche di ossigeno sulla superficie: ossidanti in forma di perclorato, ossidanti in forma di perossido di ossigeno e rocce ossidate o minerali idrati. La reazione idrica delle rocce in passato, o anche nel presente qualora esistessero delle riserve d’acqua sulla superficie del pianeta, sarebbe la causa per la terza riserva”.

Dr Patel crede che sia possibile applicare il risultato del cratere Gale all’intero pianeta: “Questo è stato sottolineato dalle recenti misurazioni del metano, dove Curiosity ha misurato un grande ammontare di metano ma non sono state rilevate da NOMAD e dalla strumentazione ACS dell’ExoMars Trace Gas Orbiter, che fa misurazione di queste cose su una scala più larga. Abbiamo imparato molto dal pianeta rosso negli ultimi decenni, ma è chiaro che ci sono ancora enigmi da risolvere”.

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