• Una raffigurazione di Marte brulicante di mari e laghi. NASA

Dove è andata a finire l’acqua di Marte?

È stato a lungo pensato che i cambiamenti atmosferici fossero la causa del passaggio di Marte da pianeta umido a pianeta secco e freddo. Ora, si scopre che forse l'acqua si trova sotto la superficie marziana.

di Neel V. Patel 17-03-21
Nel lontano passato, Marte era una calda dimora di laghi e oceani, almeno fino a quando questi enormi corpi liquidi sulla sua superficie sono scomparsi circa 3 miliardi di anni fa. Per anni, gli scienziati hanno ipotizzato che quest'acqua sia scomparsa nello spazio quando l'atmosfera del pianeta si è diradata.

A quanto pare, l'acqua potrebbe non essere evaporata verso alto, ma essersi mossa nella direzione opposta: sottoterra. Secondo un nuovo modello sviluppato dai ricercatori del Caltech e pubblicato su “Science”, tra il 30 e il 99 per cento dell' acqua che si trovava su Marte può ancora essere trovata all'interno della crosta marziana. 

"Questo lavoro ha una storia decennale", afferma Eva L. Scheller, geologa planetaria del Caltech e autrice principale del nuovo studio. "E più prove osservative ci hanno portato a pensare alla scomparsa dell’acqua su Marte in modi nuovi". Le stime attuali suggeriscono che Marte potrebbe aver avuto tra 100 e 1.500 metri di strato equivalente globale di acqua sulla sua superficie (m GEL, meters global equivalent layer, si riferisce a uno strato di 1 metro d'acqua che coprirebbe una superficie uniforme del pianeta. Scheller afferma che 1.000 m GEL equivalgono a circa la metà dell'acqua dell'Oceano Atlantico). Anche l'estremità inferiore di questa stima prevede una quantità di acqua sufficiente a ospitare la vita potenziale. 

Quindi capire come è scomparsa ha un valore fondamentale. Se sapessimo cosa è successo, potremmo avere una migliore comprensione di quali luoghi su Marte avrebbero potuto conservare le prove di una qualche forma di vita che si è evoluta durante quel periodo e come le attuali e future missioni su Marte potrebbero cercare quelle prove.

Nella maggior parte dei modelli che presuppongono la perdita di acqua nell’atmosfera, l'idea è stata che la radiazione UV fa sì che l'acqua evaporata nell'aria si dissocia in idrogeno e ossigeno. Entrambi gli elementi, ma soprattutto le molecole di idrogeno più leggere, sfuggono all'atmosfera e si dirigono nello spazio. Gli scienziati misurano questa perdita di idrogeno (utilizzando rilevatori di neutroni come lo strumento FREND dell'ESA e il Trace Gas Orbiter russo) come proxy per determinare il tasso di perdita d'acqua su Marte nel tempo. 

Tuttavia, ci sono due problemi con questa teoria. Per prima cosa, non spiega perché TGO o altre missioni rilevano ancora così tanta acqua nella crosta marziana. In secondo luogo, il tasso di perdita di idrogeno misurato finora è troppo piccolo per spiegare la quantità di acqua che si ritiene ci fosse originariamente su Marte. "Potrebbe davvero spiegare solo una parte limitata delle stime della maggior parte dei geologi", afferma Scheller.

Allo stesso tempo, ora abbiamo una migliore comprensione di quanta acqua è sepolta nella crosta marziana. Molto di questo è dovuto in gran parte alle missioni rover come Curiosity che hanno studiato direttamente le rocce marziane, così come all'analisi di laboratorio dei meteoriti di Marte che sono arrivati sulla Terra. Tutti questi dati hanno lentamente portato gli scienziati a prendere più seriamente l'idea che la crosta del pianeta abbia avuto un ruolo più significativo nella perdita di acqua su Marte. 

Ora Scheller e i suoi colleghi hanno ideato un nuovo modello che utilizza i dati attuali per esaminare se l'acqua potrebbe invece essere andata sotto la superficie. Quest'acqua non sarebbe stata risucchiata in enormi oceani sotterranei, ma le molecole del liquido sarebbero state incorporate in strutture minerali come le argille come risultato di processi legati agli agenti atmosferici. Lo stesso accade qui sulla Terra. 

Secondo il modello, questo processo potrebbe rappresentare tra il 30 e il 99 per cento della perdita totale di acqua nei primi 1-2 miliardi di anni del pianeta. La perdita atmosferica potrebbe compensare il resto. "È un modello estremamente intrigante", afferma Joe Levy, geologo della Colgate University, che non è stato coinvolto nello studio. “I minerali idratati e i minerali che formano le vene sono quasi ovunque guardiamo su Marte. L'ipotesi dell’erosione chimica è davvero suggestiva per spiegare cosa è successo all'acqua di Marte".

Un intervallo compreso tra il 30 e il 99 per cento è, ovviamente, enorme. Questo perché semplicemente non sappiamo abbastanza sul contenuto di acqua nella crosta (tanto meno su scala globale), o come appariva l'antica atmosfera di Marte e in che misura ha incoraggiato o limitato la perdita di acqua atmosferica. Il modello cerca anche di tenere conto di come l'attività geologica nel lontano passato (come il vulcanismo) avrebbe potuto influenzare questi meccanismi di perdita d'acqua.

Il modello ci fornisce nuovi indizi quando si parla di abitabilità marziana. "I risultati non rispondono solo a come Marte potrebbe aver perso la sua acqua, ma anche quando ha perso la sua acqua", dice Scheller. Gli autori sono certi che i minerali idratati nella crosta abbiano più di 3 miliardi di anni, il che significa che Marte era potenzialmente più abitabile prima di allora. Qualsiasi ricerca di prove di vita antica sarebbe meglio orientata verso le rocce che risalgono ad allora.

Scheller suggerisce che sia i rover Curiosity che Perseverance potrebbero essere in grado di cercare campioni entro questo intervallo di tempo. Perseverance in particolare, la cui missione è principalmente dedicata alla ricerca di prove della vita marziana, esplorerà il letto di un ex lago di 3,8 miliardi di anni fa. "Sarà proprio lì per indagare su quali potrebbero essere stati i meccanismi che hanno causato il sequestro dell'acqua in questi minerali nella crosta", dice Scheller. Anche se non può svolgere il lavoro da solo, raccoglierà campioni che gli scienziati potranno studiare in laboratorio

La Terra e Marte sono nate come mondi con presenza di acqua molto simili, ma hanno finito per prendere strade drasticamente diverse. La perdita di acqua per i minerali idratati nella crosta non è esclusiva di Marte. Accade anche sul nostro pianeta, ma la Terra beneficia del fatto che le sue placche tettoniche riciclano attivamente le sue rocce crostali in un processo che rilascia quest'acqua. 

Inoltre, ha conservato una densa atmosfera che ha mantenuto il pianeta alla temperatura perfetta per la vita per evolversi e prosperare. Marte non ha placche tettoniche e il processo di perdita dell’acqua nell’atmosfera è iniziato una volta che il suo campo magnetico si è interrotto 4 miliardi di anni fa. "In definitiva, la lezione da tenere a mente sull'abitabilità dei pianeti è l’estrema fragilità del meccanismo", dice Scheller. 

(rp)