I racconti del sasso marziano

Il meteorite ALH84001 recuperato nella zona delle Allan Hills, in Antartide, nel dicembre 1984 da Roberta Score, facente parte di una squadra di cercatori di meteoriti statunitensi

Uno studio pubblicato questa settimana sull’edizione online di Proceedings of the National Academy of Science da un team di ricerca formato da scienziati dell’Università della California, della NASA e dello Smithsonian Institution, riporta i risultati di un’accurata misurazione della composizione di un antico meteorite caduto sulla Terra da Marte.

«I minerali contenuti all’interno del meteorite sono come un’istantanea dell’antica chimica del pianeta e delle interazioni occorse tra acqua e atmosfera» dice Robina Shaheen, lead autor dello studio.

La roccia in questione non ha un bell’aspetto, ha una forma simile a quella di una patata, ma la sua storia, da quando circa 13.000 anni fa cadde sulla Terra, è davvero assai appassionante. Identificata con il ‘nome’ ALH84001 è il più antico meteorite marziano in nostro possesso, un pezzo di magma solidificato sputato fuori da un vulcano milioni di anni fa. Dopo l’espulsione del materiale, una volta solidificato, un qualche liquido, acqua con tutta probabilità, è filtrato attraverso i pori della roccia depositando globuli di carbonati e altri minerali.

I carbonati variano leggermente a seconda delle fonti da cui derivano i loro atomi di carbonio e ossigeno. Carbonio e ossigeno esistono entrambi in varie declinazioni, versioni più ‘pesanti’ e più ‘leggere’, o isotopi. La presenza dei vari isotopi in differenti quantità caratterizza la roccia, ne rappresenta una sorta di impronta digitale chimica, che attente analisi e misurazioni accurate possono svelare.

L’atmosfera di Marte è principalmente composta di anidride carbonica, ma contiene anche ozono. Il saldo di isotopi di ossigeno all’interno dell’ozono è davvero strano, con arricchimento di isotopi pesanti che avviene attraverso un fenomeno chimico-fisico descritto per la prima volta da un co-autore dello studio, Mark Thiemens, professore di chimica presso la UC di San Diego, e dai suoi colleghi già 25 anni fa.

«Quando l’ozono reagisce con l’anidride carbonica nell’atmosfera trasferisce la stranezza isotopica alle nuove molecole che si formano» aggiunge Shaheen, che ha studiato il fenomeno di scambio dell’isotopo dell’ossigeno nel corso dei suoi studi superiori all’Università di Heidelberg. Quando l’anidride carbonica reagisce con l’acqua per formare carbonati, la firma isotopica viene mantenuta.

Il grado di stranezza isotopica nei carbonati riflette quanta acqua e quanto ozono fossero presenti al momento della loro formazione. Ed è come se fosse allo stesso tempo una ‘foto’ del clima di 3.9 milioni di anni fa.

Il team di ricercatori ha misurato un segnale pronunciato dell’ozono nei carbonati presenti all’interno del meteorite, suggerendo che anche se su Marte si ipotizzi la presenza di acqua all’epoca non si sarebbe trattato di vasti oceani. Probabilmente il paesaggio marziano ci avrebbe mostrato dei piccoli mari.

«Abbiamo anche effettuato una misurazione degli isotopi di carbonio sullo stesso campione. Il mix di isotopi di carbonio presente all’interno del meteorite suggerisce che i diversi minerali abbiano avuto origini diverse», aggiunge Shaheen. «Ci raccontano la storia della composizione chimica e isotopica dell’anidride carbonica nell’atmosfera marziana.»

ALH84001 mostra la presenza di minuscoli tubi di carbonato che alcuni scienziati hanno visto come potenziale prova di vita microbica, anche se l’origine biologica per tali strutture è stata scartata.

I carbonati possono essere infatti depositati da forme di vita che eliminano poi i minerali di scarto per costruire i loro scheletri, ma che non è questo il caso dei minerali misurati. «Il carbonato che osserviamo non è di origine biologica », aggiunge Shaheen. «Gli isotopi di ossigeno che rivela ci dicono che questo è il carbonato abiotico.»

Misurando gli isotopi in diversi modi, i chimici hanno trovato carbonati impoveriti in carbonio-13 e arricchiti in ossigeno-18. Ciò indica che l’atmosfera di Marte all’epoca della formazione della roccia, un periodo di grande bombardamenti, aveva molto meno carbonio-13 di quanto non contenga oggi.

Il cambiamento in abbondanze relative di isotopi di carbonio e di ossigeno si può essere verificato in ragione di un’ampia perdita di atmosfera marziana. Un’atmosfera più spessa sarebbe stato probabilmente necessaria perché l’acqua allo stato liquido potesse fluire sulla superficie fredda del pianeta.

«Ora abbiamo una visione molto più profonda e specifica nel sistema primordiale dell’ossigeno e dell’acqua nel sistema solare», dice Thiemens. «La domanda che rimane è quando pianeti, la Terra e Marte, abbiano ‘preso’ l’acqua, e, nel caso di Marte, dove sia andata a finire. Abbiamo fatto grandi progressi, ma i misteri da svelare restano ancora molto profondi.»

http://thiemensgroup.ucsd.edu

Fonte: Media INAF | Scritto da Francesca Aloisio