Marte: Curiosity e gli indizi dell'atmosfera passata

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Credit: NASA/JPL-Caltech

Da quando il rover delle NASA Curiosity è atterrato su Marte quasi un anno fa, i suoi strumenti di bordo hanno continuato ad analizzare campioni di aria marziana.

Grazie agli ultimi dati e agli studi sugli antichi meteoriti, ora sappiamo per certo che il pianeta deve aver perso gran parte della sua atmosfera circa 4 miliardi di anni fa e, la sua atmosfera di allora, non era poi così diversa da quella residua di oggi.

Attualmente, gli isotopi del carbonio e dell'ossigeno arricchiscono la sottile atmosfera del pianeta, rispetto alle proporzioni che potevano esser presenti alle origini: questo non solo prova che gran parte dell'atmosfera marziana è andata persa ma alimenta i dubbi su come possa esser successo realmente.

"Poiché l'atmosfera è andata persa, la firma del processo è stata incorporata nel rapporto isotopico," spiega Paul Mahaffy del Goddard Space Flight Center della NASA, Greenbelt, Maryland, ricercatore per il SAM e autore principale di uno dei due articoli pubblicati sul numero del 19 luglio della rivista Science.

Il sospetto è che dopo la formazione del pianeta, si deve esser verificato un evento violento che ha causato la perdita improvvisa dell'atmosfera, riducendola a quel che vediamo oggi.
Un grande impatto potrebbe essersi verificato durante la prima storia di Marte, quando anche il resto dei corpi nel Sistema Solare era costantemente sotto attacco di rocce spaziali (tale periodo è noto come Late Heavy Bombardment, ossia intenso bombardamento tardivo).

Il SAM (Sample Analysis at Mars), a bordo di Curiosity, ricalca in un certo senso le misurazioni già effettuate dalle sonde Viking ma con molta più precisione. In effetti, i dati di oltre trent'anni fa sembrano concidere: Curiosity ha solo identificato un po' più argon e un po' meno azoto.

Da quando il rover è atterrato nel cratere Gale, il SAM ha prelevato diversi campioni di aria marziana, misurando i vari gas ed isotopi (varianti dello stesso elemento chimico con differenti pesi atomici).

Il SAM è il più grande dei 10 strumenti scientifici a bordo di Curiosity: pesa circa 40 chilogrammi e a sua volta, è composto da una suite di tre dispositivi che vengono usati dal rover anche per le analisi di campioni solidi di rocce e terreno. Contiene: uno spettrometro di massa costruito dal Goddard (QMS), un gascromatografo costruito in Francia (GC) e uno spettrometro laser costruito al JPL (TLS).

Image credit: NASA/JPL-Caltech

L'immagine di apertura mostra il Tunable Laser Spectrometer (TLS), ossia lo spettrometro laser.
In questa foto dimostrativa è utilizzato un laser visibile, piuttosto che infrarosso effettivamente adoperato per le analisi, per mostrare come il fascio rimbalza tra i vari specchi.
Misurando l'assorbimento della luce a lunghezze d'onda specifiche, lo strumento può misurare le concentrazioni di metano, anidride carbonica e vapore acqueo nell'atmosfera marziana e diversi isotopi di questi gas.

Il SAM ha verificato il rapporto tra gli isotopi più pesanti e quelli più leggeri: questi dati permettono agli scienziati di capire quali elementi devono essere sfuggiti nello spazio quando Marte ha perso la sua atmosfera.

L'arricchimento in isotopi più pesanti dell'atmosfera marziana era già stato misurato attraverso le bolle di gas contenute nei meteoriti ed indicano che una perdita di atmosfera poteva essersi verificata nel corso del primo miliardo di storia del pianeta.

I dati rilasciati da Curiosity la scorsa settimana forniscono delle misurazioni ancora più precise e confermerebbero gli studi sui meteoriti marziani e i modelli di perdita atmosferica. D'altra parte le evidenze dell'acqua liquida che un tempo scorreva in superficie sono a loro volta una prova di un'atmosfera più densa.

Tuttavia, gli strumenti di Curiosity non misurano direttamente l'attuale tasso di fuga atmosferica ma lo farà la prossima missione della NASA Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission (MAVEN).