Marte: non solo acqua nel cratere Newton

Nell’agosto 2011 la NASA ha annunciato la scoperta di acqua liquida nel cratere Newton utilizzando il telescopio spaziale Hirise capace di scattare foto con una risoluzione di 25 cm per pixel. L’Hirise ha infatti ripreso per almeno sette volte un piccolo cratere di un diametro di 17 km all’interno del più grande cratere Newton. Queste 7 foto coprono un periodo di circa 4 anni, in diversi momenti dell’anno marziano. I filtri usati per le riprese sono tre. Il primo filtro ha una banda da 800 nm a 1000 nm, il secondo da 600 nm a 850 nm e il terzo da 400 nm a 650 nm.

In queste foto il rosso e il verde sono stati fatti coincidere con i propri canali (contrariamente all'originale), falsando così solo il canale blu che di fatto rappresenta l'infrarosso. È possibile vedere e scaricare i tre ingrandimenti di ogni foto all'indirizzo: http://postimage.org/gallery/2387v4cmg/9f490400/

Rimane chiaro quindi che due delle tre bande sono riconducibili a colori visibili (giallo – rosso e verde – blu) mentre la prima banda è centrata nell’infrarosso vicino. Essendo inoltre queste foto di dimensioni gigantesche ho deciso di utilizzare solo tre porzioni adiacenti di una zona particolarmente interessante (la stessa mostrata nei comunicati NASA).
L’intenzione di partenza era di verificare la natura del gullies in relazione alla possibilità di verificare la loro correlazione con la stagione marziana. A questo scopo quindi ho rimappato i canali delle foto in modo da fare combaciare i due colori visibili rosso e verde, mettendo l’infrarosso al posto del canale blu.

Parallelamente ho cercato nei dati della sonda Mars Global Surveyor (MGS), i dati delle temperature ed in particolare della latitudine -40o dove appunto si trova il cratere Newton. Associando quindi la longitudine solare di Marte (Ls) dei momenti in cui sono state scattate le foto con i dati della MGS ho potuto quindi farmi un’idea della temperature al momento in cui è stata ripresa ogni singola foto.

Tabella riassuntiva delle foto scattate dall'HIRISE utilizzate in questo studio. Ls (Longitudine Solare) indica la stagione. Per l'emisfero sud l'equinozio di primavera corrisponde ad Ls=180° mentre il solstizio d'estate ad Ls=270° ed il perielio a Ls=251°. Tmax è la temperatura massima giornaliera (fonte MGS TES) in gradi Celsius mentre IsubR rappresenta la percentuale dell'immagine in cui il pixel è più luminoso nell'infrarosso rispetto al canale rosso.

La prima cosa interessante è stata la totale assenza di gullies nella foto con temperatura inferiore a 0°C, in ottimo accordo con la presunta natura acquifera dei suddetti gullies.

Nei tre ingrandimenti dalla ripresa ESP_0114228_1380 non c’è la minima traccia di gullies; essendo la temperatura massima intorno a -5°C, mi aspetto un basso livello di salinità dell’acqua che fuoriesce, altrimenti -10°C sarebbero già stati sufficienti! Viceversa anche a 6°C non si osserva una grande attività rispetto a ciò che avviene a temperature maggiori di 20°C.

Successivamente sono passato all’analisi del canale infrarosso, in particolare correlato al canale rosso alla ricerca di maggiori informazioni sulla natura stessa dei gullies. È interessante notare che il canale rosso e il canale infrarosso si sovrappongono in parte ed in particolare è il canale rosso che sconfina abbondantemente nel vicino infrarosso. Una sorgente infrarossa quindi finisce per essere visibile anche nel canale rosso creando di fatto una falsatura del canale stesso. Dovendo cercare degli eccessi di infrarosso questo difetto risulta alquanto fastidioso, ma nel mio caso in realtà mi mette al sicuro da un eventuale falso positivo.

ZONA 1: sequenza di 7 immagini riprese dall'HIRISE, riassemblate in modo da porre i canali Rosso e Verde nei rispettivi canali, ma ponendo l'infrarosso al posto del canale blu.

ZONA 2: sottostante alla zona 1, stesse caratteristiche di elaborazione. Notare la relazione tra temperatura e gullies.

ZONA 3: adiacente alla zona 2, stesse caratteristiche di elaborazione.

In questa situazione infatti, se sottraggo al canale infrarosso il canale rosso, tutto ciò che rimane è certamente a forte emissione infrarossa: non c’è quindi possibilità di un falso positivo, anche se rimane la possibilità di un falso negativo, soprattutto in presenza di bassi livelli di luminosità o con sorgenti con picco di emissione > 700nm < 850nm, dove in pratica reagirebbero entrambi I canali.

Le foto raccolte dall’Hirise considerate in questa ricerca coprono il periodo dal 2 novembre 2007 al 27 giugno 2011 con almeno cinque delle sette foto raccolte scattate negli ultimi tre mesi.

Il grafico arancione rappresenta la temperatura massima per la latitudine -40° interpolando i dati forniti dal TES del MGS (scala a sinistra) mentre il grafico blu esprime la percentuale dell'immagine risultata maggiormente luminosa nell'infrarosso rispetto al rosso nella zona d'interesse (scala a destra). A parte l'interessantissima caduta sopra i 24° – 25°C, si nota una buona correlazione tra temperatura (>0°C) e attività infrarossa, nonché (dall'analisi delle immagini) maggiore presenza di gullies!

Sottraendo il canale rosso al canale infrarosso e analizzando la percentuale delle zone ad alta emissione infrarossa ho potuto notare una diretta correlazione con la temperatura presunta ed in particolare si nota una quasi totale assenza di eccesso d’infrarosso con temperature sotto 0^oC ma anche un vistosa flessione con temperature superiori ai 26^oC, con un picco massimo intorno ai 24^oC

In questa sequenza elaborata della zona 1, le zone a prevalenza infrarossa sono state evidenziate aumentando la saturazione del colore del 60% mentre per il resto dell'immagine la saturazione è stata azzerata (toni di grigio).

Zona 2 elaborata allo stesso modo della sequenza precedente.

Zona 3 elaborata allo stesso modo della sequenza precedente. Tutte le immagini utilizzate nelle 6 animazioni mostrate si trovano (a piena risoluzione) all'indirizzo: http://postimage.org/gallery/xh2j9kc/efdb5d41/

Devo sottolineare però, che nel periodo post-perielio (Ls = 270° – 300°) sono frequenti le tempeste di sabbia e i dust devils, i quali avrebbero potuto influire sulle condizioni meteorologiche reali determinando la flessione nei valori osservata.

Le zone ad eccesso d’infrarosso cambiano vistosamente di disposizione in un modo tale da escludere che si tratti, almeno per la maggior parte di esse, di caratteristiche chimiche o mineralogiche del terreno, in quanto queste risulterebbero fisse in un punto. Questa caratteristica è molto interessante anche perché un terreno eventualmente inumidito dallo scorrere di acqua liquida tenderebbe a raffreddarsi in quanto umido mostrando quindi un certo calo di emissività infrarossa. Questo infatti si verifica per lo più intorno ai gullies e sulle loro superfici, ma non dappertutto. Alcune parti terminali dei gullies infatti, contrariamente alle aspettative mostrano nei momenti più caldi un eccesso d’infrarosso.

Un’altra cosa molto sorprendente è che l’acqua su Marte dovrebbe in teoria bollire con temperature maggiori di 5⁰C, mentre invece risultano evidenti le tracce lasciate dei gullies anche (e soprattutto) con temperature massime fino a 27^oC. Questo pone un serio limite inferiore alla densità dell’atmosfera marziana. Infatti la densità non può essere inferiore a un gas che sulla terra avrebbe una pressione di 35 hPa, molto lontana dai 7 hPa dichiarati dalla NASA!

Inoltre, la natura delle zone a prevalenza d’infrarosso e la dinamica degli eventi suggerirebbero una probabile natura biologica, probabilmente piccole piante o licheni, le cui caratteristiche infrarosse sono ben note (Vedi “PREDICTION OF BIODIVERSITY – CORRELATION OF REMOTE SENSING DATA WITH LICHEN FIELD SAMPLES”, L. T. Waser, M. Kuechler, M. Schwarz, S. Stofer, Ch. Scheidegger, E. Ivits, B. Koch).