CuMarte-Cratere-Gale-ossigeno

Introduzione

L’obiettivo principale delle agenzie spaziali, in primis la NASA, è quello di riuscire a garantire la sopravvivenza dell’uomo su Marte, ma per farlo occorre, ovviamente, ossigeno. Proprio per questo la NASA sta lavorando duramente per capire come fare. Importanti novità a riguardo sono giunte dai rilevamenti effettuati dal rover Curiosity i cui dati forniscono un quadro anomalo sul comportamento dell’ossigeno presente su Marte.

Le rivelazioni di SAM

Per la prima volta nella storia dell’esplorazione dello spazio, gli scienziati hanno misurato i cambiamenti stagionali nei gas che riempiono l’aria sopra la superficie del cratere Gale su Marte. “Questa è la prima volta che vediamo questo comportamento interessante, per più anni. Non lo comprendiamo del tutto“, ha detto Melissa Trainer, scienziata planetaria presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, che ha guidato questa ricerca

Gli scienziati hanno notato qualcosa di sconcertante: l’ossigeno si comporta in un modo che finora non sono in grado di spiegare attraverso alcun processo chimico noto. Il rover della NASA Curiosity, grazie al Sample Analysis at Mars (SAM), ha potuto studiare l’aria nelle zone del cratere Gale, su Marte, per analizzarne la composizione. I risultati ottenuti da SAM hanno confermato la seguente composizione dell’atmosfera marziana in superficie: 95% in volume di anidride carbonica (CO2), 2,6% azoto molecolare (N2), 1,9% argon (Ar), 0,16% ossigeno molecolare (O2) e monossido di carbonio (CO) 0,06%. 

Hanno anche rivelato come le molecole nell’aria marziana si mescolano e circolano con i cambiamenti della pressione dell’aria durante tutto l’anno. Questi cambiamenti sono causati dalla CO2, il gas si congela sui poli in inverno, riducendo così la pressione dell’aria in tutto il pianeta a seguito della ridistribuzione dell’aria per mantenere l’equilibrio della pressione. Quando la CO2 evapora in primavera e in estate e si mescola su Marte, aumenta la pressione dell’aria.

Comportamento anomalo dell’ossigeno

All’interno di questo ambiente, gli scienziati hanno scoperto che l’azoto e l’argon seguono un modello stagionale prevedibile, crescendo e calando in concentrazione nel cratere Gale durante tutto l’anno rispetto alla quantità di CO2 presente nell’aria. Ci si aspettavano che l’ossigeno facesse lo stesso. Ma non è così!!!. Inoltre, la quantità di gas nell’aria è aumentata di circa il 30% durante la primavera e l’estate, per poi tornare ai livelli previsti (dalla chimica nota) in autunno. 

Questo schema si è ripetuto ogni primavera, anche se la quantità di ossigeno aggiunta all’atmosfera variava, implicando che qualcosa lo stava producendo e poi lo stava portando via. “La prima volta che l’abbiamo visto, è stato strabiliante “, ha dichiarato Sushil Atreya, professore di scienze climatiche e spaziali all’Università del Michigan ad Ann Arbor nonchè coautore di un articolo su questo argomento pubblicato il 12 novembre nel Journal of Geophysical Research: Planets.

Crediti: Melissa Trainer / Dan Gallagher / NASA Goddard

Possibili spiegazioni

Non appena gli scienziati hanno scoperto questo comportamento enigmatico dell’ossigeno, gli esperti si sono messi al lavoro cercando di spiegarlo

  • Prima hanno verificato due volte e tre volte l’accuratezza dello strumento SAM utilizzato per misurare i gas: lo spettrometro di massa quadrupolo. Lo strumento andava bene. 
  • Hanno considerato la possibilità che le molecole di CO2 o di acqua (H2O) possano aver rilasciato ossigeno quando si sono spezzate nell’atmosfera, portando a un aumento di breve durata. Tale ipotesi, tuttavia, è da scartare in quanto occorrerebbe cinque volte la quantità d’acqua presente su Marte per produrre più ossigeno e il CO2 si rompe troppo lentamente per generarlo in così poco tempo. 
  • Sulla dimunzione di ossigeno, gli scienziati hanno escluso che la radiazione solare avrebbe spezzato le molecole di ossigeno in due atomi che sono poi esplosi nello spazio, dal momento che occorrerebbero almeno 10 anni affinché l’ossigeno scompaia attraverso questo processo.

“Stiamo lottando per spiegare questo fenomeno”, ha detto Melissa Trainer. “Il fatto che il comportamento dell’ossigeno non sia perfettamente ripetibile ogni stagione ci fa pensare che non sia un problema che ha a che fare con la dinamica atmosferica. Deve essere una fonte chimica che non possiamo ancora spiegare“.

Crediti: Melissa Trainer / Dan Gallagher / NASA Goddard

Correlazione metano/ossigeno

Gli scienziati stanno notando una certa correlazione tra l’andamento del metano e quello dell’ossigeno. In particolare il metano è costantemente presente nell’aria all’interno del Gale Crater in così piccole quantità, appena percettibili; sale e scende di quantità nelle varie stagioni per aumentare di circa il 60% nei mesi estivi per ragioni non ancora comprese.

Con le nuove scoperte dell’ossigeno rilevate, il team di Trainer si sta chiedendo se una chimica simile a ciò che sta guidando le variazioni stagionali naturali del metano possa anche interessare l’ossigeno. Almeno occasionalmente, i due gas sembrano fluttuare in tandem. “Stiamo iniziando a vedere questa allettante correlazione tra metano e ossigeno per buona parte dell’anno su Marte“, ha detto Atreya. “Penso che ci sia qualcosa. Non ho ancora le risposte.”

Ossigeno dal suolo

L’ossigeno e il metano possono essere prodotti sia biologicamente (dai microbi, ad esempio) che abioticamente (dalla chimica relativa all’acqua e alle rocce). Gli scienziati stanno prendendo in considerazione tutte le opzioni, anche se non hanno prove convincenti dell’attività biologica su Marte. Inoltre Curiosity ha strumenti in grado di dire definitivamente se la fonte del metano o dell’ossigeno su Marte sia biologica o geologica. Gli scienziati ritengono che le cause non biologiche siano più probabili e stanno lavorando per comprenderle pienamente.

Non siamo ancora stati in grado di elaborare un processo che produca la quantità di ossigeno di cui abbiamo bisogno, ma pensiamo che debba essere qualcosa nel suolo superficiale che cambia stagionalmente perché non ci sono abbastanza atomi di ossigeno disponibili nell’atmosfera per creare il comportamento che vediamo”, ha affermato Timothy McConnochie , assistente ricercatore presso l’Università del Maryland a College Park e coautore dello studio.

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