L'acqua perduta di Marte

Devo essere sincera. Qualche giorno fa, quando ho sentito parlare di un vasto oceano sul Marte primordiale, ho pensato dentro di me "ci risiamo, la solita storia" ed ho deciso di lasciare questo argomento da parte, per dare spazio ad altre notizie.
Ma proviamo a vedere insieme di cosa si tratta.

Di sicuro il documento, pubblicato sulla rivista Science, non è da sottovalutare perché stavolta a parlare sono direttamente gli scienziati della NASA che, osservando in infrarosso con i telescopi terrestri le firme dell'acqua nell'atmosfera di Marte, hanno stimato che in passato il pianeta deve aver ospitato un oceano contenente un volume d'acqua superiore a quello dell'Oceano Artico della Terra.
Ma se è vero che le onde lambirono i litorali marziani per più di 1,5 miliardi di anni, un tempo sufficiente affinché poteva svilupparsi la vita, ciò solleva il consueto interrogativo del perché e come tutta questa acqua ha abbandonato la superficie, trasformando Marte nel mondo polveroso che vediamo oggi.

"Il nostro studio fornisce una solida stima di quanta acqua c'era una volta su Marte, per determinare la quantità di acqua che è stata persa nello spazio", ha detto Geronimo Villanueva, scienziato del Goddard Space Flight Center della NASA, a Greenbelt, Maryland, autore principale del documento. "Con questo lavoro possiamo comprendere meglio la storia dell'acqua di Marte".

Strong water isotopic anomalies in the martian atmosphere: Probing current and ancient reservoirs [abstract]

We measured maps of atmospheric water (H₂O) and its deuterated form (HDO) across the martian globe, showing strong isotopic anomalies and a significant high D/H enrichment indicative of great water loss. The maps sample the evolution of sublimation from the north polar cap, revealing that the released water has a representative D/H value enriched by a factor of about 7 relative to Earth's ocean (VSMOW). Certain basins and orographic depressions show even higher enrichment, while high altitude regions show much lower values (1 to 3 VSMOW). Our atmospheric maps indicate that water ice in the polar reservoirs is enriched in deuterium to at least 8 VSMOW, which would mean that early Mars (4.5 billion years ago) had a global equivalent water layer at least 137 meters deep.

Nonostante in questo momento ci sono ben sette missioni attive sul Pianeta Rosso, tra sonde in orbita e rover di superficie, questi risultati arrivano dai tre più potenti telescopi infrarossi terrestri: il Very Large Telescope ( VLT) dell'European Southern Observatory in Cile e dal W.M. Keck Observatory e dall' Infrared Telescope Facility della NASA alle Hawaii.
Le osservazioni e si basano sulle firme di due diverse forme di acqua presenti nell'atmosfera del pianeta: il familiare e una sua variazione, HDO, la cosiddetta "acqua pesante" in cui un atomo di idrogeno è sostituito da un suo isotopo più pesante chiamato deuterio.

Confrontando il rapporto tra HDO e H ₂ O nel Marte di oggi con quello bloccato all'interno dei meteoriti marziani di 4,5 miliardi di anni fa, gli scienziati hanno potuto misurare i cambiamenti atmosferici della storia del pianeta e valutare quanta acqua deve essere fuggita nello spazio.

Il team ha mappato i livelli di queste due forme di acqua nel corso di 6 anni terrestri (circa 3 anni marziani), dal 2008 al 2014, con particolare attenzione alle regioni polari, zone già note per conservare in più grande serbatoio di acqua marziana, risalente al periodo Noachiano che si è concluso 3,7 miliardi di anni fa.

Le nuove " mappe dell'acqua" hanno mostrato come il rapporto acqua ordinaria e pesante varia in tutto il pianeta, in base alla posizione ed alla stagione, mostrando che proprio le calotte polari sono particolarmente arricchite in deuterio.

Le mappe mostrano la distribuzione di H ₂0 e HDO (acqua pesante) in tutto il pianeta.
Credit: NASA / GSFC

Sulla Terra, il rapporto in acqua del deuterio rispetto all'idrogeno è 1 a 3.200, mentre nelle calotte polari di Marte è 1 a 400.
Questo è un chiaro segno che l'idrogeno, elemento più leggero, si è perso lentamente nello spazio. Conoscendo questi dati, gli scienziati hanno potuto calcolare quanto acqua doveva essere presente sul giovane pianeta... davvero molta!

Circa 4,3 miliardi di anni fa, Marte aveva acqua sufficiente a coprire tutta la superficie con uno strato liquido profondo circa 137 metri ma molto probabilmente, l'acqua era concentrata nell'emisfero settentrionale, in un oceano che in alcuni punti, poteva essere profondo fino a 1,6 chilometri.

Di tutta questa acqua, solo il 13% sarebbe rimasta sul pianeta, per lo più conservata nelle regioni polari, mentre l'87% sarebbe andata persa nello spazio. Ciò implica che Marte deve aver perso un volume 6,5 volte maggiore di quello rimasto intrappolato.

Sulla base della morfologia attuale, il mare si sarebbe esteso nelle attuali pianure del nord, ideali come fondale oceanico ed avrebbe coperto il 19% della superficie del pianeta (in confronto l'Oceano Atlantico occupa il 17% della superficie terrestre).

Tuttavia, bisogna ricordare che sulla topografia attuale di Marte ancora si discute.
Infatti, se è vero che spesso le immagini orbitali sembrano confermare tracce di antichi mari e delta, alcune caratteristiche come l'eccessiva variazione in altitudine dei litorali hanno creato diverse perplessità interpretative. Tale risultato sarebbe giustificato dalle variazioni dell'inclinazione dell'asse di rotazione del pianeta subite nel corso di milioni di anni. Queste, non solo avrebbero causato una risposta elastica della litosfera che, quindi, si sarebbe deformata creando le linee di costa poco uniformi che vediamo oggi, ma avrebbe anche causato la vaporizzazione dell'acqua e la successiva formazione dei principali depositi di ghiaccio.

"Il pianeta molto probabilmente è stato bagnato per un periodo di tempo più lungo di quanto si pensasse, suggerendo che avrebbe avuto un tempo sufficiente per ospitare la vita", ha detto Michael Mumma, scienziato senior presso Goddard e secondo autore dello studio.

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