Ghiacciai su Marte: alla ricerca del ghiaccio Understand article

Tradotto da Anna Asti. Uno degli interessi principali degli scienziati nella ricerca su Marte è l’acqua. C’è acqua su Marte?

All’ora prevista il modulo orbitante, volando a circa 300 km di altitudine e a una velocità di 3,5 km.s^-1, ha messo a fuoco la superficie dell’ arido, freddo pianeta rosso e aperto l’otturatore della fotocamera complessa e precisa. Una nuova immagine della superficie marziana, e gigabytes di dati, sono stati registrati contemporaneamente. Questo processo è stato ripetuto molte volte nelle decadi recenti da diversi moduli orbitanti, di atterraggio e rover^w1che sono stati inviati sul pianeta a noi più vicino. Ogni nuova immagine e insieme di dati amplia l’immenso database^w2,w3 di informazioni su Marte. Scienziati da tutto il mondo usano queste risorse per studiare le caratteristiche chimiche, fisiche, climatiche e il contesto geologico del pianeta allo scopo di capire qualcosa di più su come Marte – ma anche la Terra – si è evoluto.

Quest’ampia disponibilità di immagini^w4 e di dati è uno dei fenomeni più sorprendenti della storia della scienza mai prima esperti così numerosi hanno condiviso così tante informazioni e prodotto modelli e risultati così numerosi.

Acqua e ghiaccio su Marte

Uno degli interessi principali degli scienziati nella ricerca su Marte è l’acqua. C’è acqua su Marte? Dove si trova? È allo stato liquido o ghiacciata? In passato c’erano oceani, mari, laghi e fiumi su Marte? Come sono scomparsi? La loro scomparsa è correlata al clima passato e presente del pianeta? E ancora: c’è, o c’era, vita su Marte? Potranno gli esseri umani viverci un giorno?

Grazie ai dati acquisiti dai moduli orbitanti, di atterraggio e rover^w5 sappiamo che milioni di anni fa Marte aveva acqua allo stato liquido – che scorreva in superficie, riempiva i bacini formatisi nei crateri d’impatto, formava laghi, scendeva dai pendii dei fianchi di alcuni vulcani, dalle colline alle pianure marziane, dove poteva esistere un oceano esteso (noto con il nome di Oceanus Borealis).

L’acqua allo stato solido è un tipo diverso di materiale. Le calotte polari su Marte sono state identificate dai telescopi e sono chiaramente riconoscibili nelle immagini scattate dai moduli orbitanti ^w6, e terreni ghiacciati sono stati confermati in parecchi punti sulla superficie del pianeta, grazie essenzialmente alle immagini ottenute dalla missione Phoenix della NASA ad alte latitudini. Le basse temperature del pianeta lungo tutto il corso dell’anno, misurate da diversi moduli di superficie e rover (come Viking I and II, Mars Pathfinder, Spirit, Opportunity eCuriosity, che è arrivato su Marte nell’agosto del 2012), confermano che il ghiaccio è stabile a tutte le latitudini. Infatti, la temperatura media di Marte è circa -80ºC durante il giorno; all’Equatore, i pendii soleggiati in estate a mezzogiorno possono raggiungere una temperatura superficiale di 15 °C.

Studiando i ghiacciai marziani

Oggi la ricerca sul ghiaccio marziano^w7 si focalizza sul trovare l’evidenza della presenza di ghiaccio e caratteristiche correlate alla presenza di ghiaccio usando nuove immagini ad alta risoluzione (fino a 35 cm/pixel) ottenute dalle missioni attive della NASA e dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA). Il nostro gruppo di ricerca ha focalizzato l’attenzione sul versante nord-ovest del vulcano Hecates Tholus nella regione Elysium di Marte, a latitudini tropicali dell’emisfero settentrionale. Abbiamo analizzato tutte le immagini rese disponibili dai diversi moduli orbitanti che coprivano questa regione (con risoluzioni spettrali, temporali e spaziali diverse), e osservato alcune caratteristiche che secondo noi erano state causate dall’erosione glaciale o dalla sedimentazione: morene, crepacci, rocce e circhi glaciali, pianure alluvionali, eskers, drumlins o creste, tra tutti^w9.

Le nostre considerazioni erano basate sul confront tra le formazioni marziane (i rilievi osservati su Marte) e la morfologia terrestre sulle Alpi, in Islanda o in Antartide, dove abbiamo condotto un lavoro sul campo alla ricerca di analoghi terrestri. Abbiamo anche utilizzato il metodo scientifico con ‘molteplici ipotesi di lavoro’ per scartare altri processi che sono in grado di produrre caratteristiche simili come l’origine delle formazioni marziane che osserviamo. In seguito, dopo mesi di lavoro di fronte al computer^w8 e sui viaggi di campo diverse, e grazie alle immagini satellitari e topografiche, dati spettrali e termici, abbiamo effettuato una descrizione dettagliata, la mappatura e la determinazione dell’età delle formazioni osservate sul fianco del vulcano marziano. La nostra prima conclusione, sulla base della lunga lista di caratteristiche glaciali correlate con il vulcano Hecates Tholus, è che una quantità importante di ghiaccio è esistita per un lungo periodo, formando ghiacciai che scorrevano lungo i pendii, scolpendo i fianchi dell’edificio vulcanico.

Il problema è che… Non riusciamo a trovare ghiaccio da nessuna parte! Tuttavia possiamo vedere alcune caratteristiche glaciali che sappiamo non possono resistere a lungo dopo che il ghiaccio si è sciolto. È il caso dei crepacci: le fratture nel ghiacciaio scompaiono quando il ghiaccio si scioglie o sublima. Non abbiamo visto ghiaccio in questa parte di Marte, ma abbiamo potuto riconoscere i crepacci scolpiti nello strato di polvere che ricopre il ghiaccio. Per questo motivo, la nostra seconda conclusione è che il ghiaccio causando ampie distese di formazioni glaciali deve essere ancora sotto la superficie – o si è sciolto molto, molto di recente.

Attraverso il conteggio dei crateri (si veda il riquadro sottostante), abbiamo anche calcolato l’età dei diversi depositi glaciali che abbiamo osservato sulle immagini. Abbiamo trovato un’ampia gamma di età – dai 1000 milioni di anni ai 350 000 anni – che significa che il vulcano Hecates Tholus ha avuto una lunga storia in cui i ghiacciai hanno lentamente scolpito il fianco nord-occidentale. Infatti, abbiamo ipotizzato l’esistenza di periodi freddi, in cui le lingue di ghiaccio coprivano una parte importante del vulcano e dei suoi dintorni, e anche periodi più caldi, in cui i ghiacciai erano più piccoli e solo alcune parti del fianco coperte, come oggi.

Sviluppi futuri

Stiamo programmando di ripetere I nostril studi osservativi in alter regioni vulcaniche di Marte per vedere se esistono gli stessi modelli e farci un’idea migliore della distribuzione dei ghiacciai e del ghiaccio su Marte. Questi studi amplieranno le nostre conoscenze del clima, la sua evoluzione e le caratteristiche del nostro pianeta più vicino. La presenza di caratteristiche glaciali su edifici vulcanici potrebbe anche segnalarci la localizzazione dei siti dove la vita, se esistesse, avrebbe trovato acqua e calore per sopravvivere, anche nell’ambiente freddo e secco di Marte.

I prossimi studi useranno un nuovo tipo di strumento: il radar di penetrazione. Questa tecnica ci permette di misurare le proprietà dei materiali sotto la superficie e studiarne i cambiamenti: se c’è il ghiaccio sotto la superficie, dovrebbe essere distinguibile nei dati radar, proprio come abbiamo osservato nelle calotte polari marziane. Dati radar della NASA e dell’ESA ci permetteranno di confermare le nostre interpretazioni delle osservazioni dei ghiacciai dell’Hecates Tholus e altre aree del pianeta rosso, grazie ad uno sforzo moderno, collaborativo e interplanetario per promuovere la scienza.

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