Il metano marziano sconcerta gli scienziati: la sorprendente scoperta del rover Curiosity

Un recente documento di ricerca può aiutare a spiegare perché esiste un laboratorio chimico mobile NASALa navicella spaziale Curiosity annusava costantemente tracce di gas vicino alla superficie del cratere Gale.

La scoperta più sorprendente del Curiosity Mars Rover della NASA – ovvero che il metano sta filtrando dalla superficie del cratere Gale – ha fatto sì che gli scienziati si grattassero la testa.

Gli organismi viventi producono la maggior parte del metano sulla Terra. Ma gli scienziati non hanno trovato segni convincenti di vita attuale o antica MarteQuindi non mi aspettavo di trovare metano lì. Tuttavia, il laboratorio chimico mobile di Curiosity, noto come SAM, o Sample Analysis at Mars, odora costantemente tracce di gas vicino alla superficie del cratere Gale, l'unico posto su Marte dove finora è stato rilevato metano. Gli scienziati presumono che la sua possibile fonte siano meccanismi geologici che includono acqua e rocce nelle profondità della Terra.

Piena di laghi salati nella regione dell'Altiplano del Sud America, la salamoia di Quisquiro rappresenta il tipo di paesaggio che gli scienziati ritengono potrebbe essere esistito nel cratere Gale su Marte, che il Rover Curiosity della NASA sta esplorando. Credito: Maxim Bocharov

Se questa fosse tutta la storia, le cose sarebbero facili. Tuttavia, SAM ha scoperto che il metano si comporta in modi inaspettati nel cratere Gale. Appare di notte e scompare durante il giorno. Oscilla stagionalmente, a volte salendo a livelli 40 volte superiori al normale. Sorprendentemente, anche il metano non si accumula nell'atmosfera: Agenzia spaziale europea (ESA). Agenzia spaziale europeaL'ExoMars Trace Gas Orbiter, inviato su Marte appositamente per studiare il gas nell'atmosfera, non ha rilevato alcun metano.

Perché alcuni strumenti scientifici rilevano il metano sul Pianeta Rosso mentre altri no?

“È una storia con molti colpi di scena”, ha detto Ashwin Vasavada, uno scienziato del progetto Curiosity presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California, che sta guidando la missione Curiosity.

Il metano tiene impegnati gli scienziati su Marte con lavori di laboratorio e progetti di modellazione computerizzata volti a spiegare perché il gas si comporta in modo strano e viene rilevato solo nel cratere Gale. Un gruppo di ricerca della NASA ha recentemente condiviso una proposta interessante.

Questo è un campione di immaginaria regolite marziana, che è un “terreno” fatto di rocce frantumate e polvere. È uno dei cinque campioni a cui gli scienziati hanno iniettato diverse concentrazioni di un sale chiamato perclorato, molto diffuso su Marte. Hanno esposto ciascun campione a condizioni simili a quelle di Marte in una camera di simulazione di Marte presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. Le masse fragili nel campione sopra mostrano che in questo campione non si è formato un sigillo di sale perché la concentrazione di sale era troppo bassa. Credito immagine: NASA/Alexander Pavlov

Reporting nel documento di marzo su Giornale di ricerca geofisica: PianetiIl gruppo ha suggerito che il metano, indipendentemente da come viene prodotto, potrebbe essere intrappolato sotto il sale indurito che potrebbe formarsi nella regolite marziana, un “suolo” fatto di rocce frantumate e polvere. Quando le temperature aumentano durante le stagioni o le ore del giorno più calde, indebolendo il sigillo, il metano può fuoriuscire.

Guidati da Alexander Pavlov, scienziato planetario del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, i ricercatori sottolineano che il gas potrebbe anche esplodere in getti quando i sigilli si rompono sotto la pressione, ad esempio, di un rover delle dimensioni di un piccolo SUV. guidandoci sopra. . Pavlov ha detto che l'ipotesi del team potrebbe aiutare a spiegare perché il metano è stato rilevato solo nel cratere Gale, dato che è uno dei due posti su Marte in cui il robot vaga e perfora la superficie. (L'altro è il cratere Jezero, dove opera il rover Perseverance della NASA, sebbene quel rover non abbia un rilevatore di metano.)

Questa immagine è di un altro campione del finto “suolo” marziano dopo che è stato rimosso dalla camera di simulazione di Marte. La superficie è sigillata da una dura crosta di sale. Alexander Pavlov e il suo team hanno scoperto che il sigillo si forma dopo che il campione ha trascorso dai tre ai 13 giorni in condizioni simili a quelle di Marte, e solo se la sua concentrazione di sale perclorato è compresa tra il 5% e il 10%. Il colore è più chiaro al centro dove il campione è stato graffiato con uno strumento metallico. Il colore più chiaro indica la presenza di terreno più secco sotto lo strato superiore, che ha assorbito l’umidità dall’aria una volta rimosso il campione dalla camera di simulazione ed è diventato marrone. Credito immagine: NASA/Alexander Pavlov

Pavlov fa risalire l'origine di questa ipotesi a un esperimento non correlato condotto nel 2017, che prevedeva la coltivazione di microrganismi nel permafrost marziano (terreno ghiacciato) mescolato con sale, proprio come il permafrost marziano.

Pavlov e i suoi colleghi hanno testato se i batteri noti come alofili, che vivono nei laghi di acqua salata e in altri ambienti ricchi di sale sulla Terra, potessero prosperare in condizioni simili su Marte.

I risultati sulla crescita microbica si sono rivelati inconcludenti, ha detto, ma i ricercatori hanno notato qualcosa di inaspettato: lo strato superiore del terreno ha formato una crosta di sale mentre il ghiaccio salato si sollevava, trasformandosi da solido a gassoso e lasciando dietro di sé il sale.

Ghiaccio permanente su Marte e Terra

“Non ci abbiamo pensato molto al momento”, ha detto Pavlov, ma ricorda la crosta del suolo nel 2019, quando Lo spettrometro laser sintonizzabile del SAM ha rilevato un'esplosione di metano Nessuno può spiegare.

“È stato allora che mi è venuta l'idea”, ha detto Pavlov. Fu allora che lui e il suo team iniziarono a testare le condizioni in cui i sigilli salini potevano formarsi e rompersi.

Curiosity si è proposto di rispondere alla domanda: Marte aveva le giuste condizioni ambientali per supportare minuscole forme di vita chiamate microbi? All'inizio della sua missione, gli strumenti scientifici di Curiosity hanno trovato prove chimiche e mineralogiche di ambienti abitabili del passato su Marte. Continua ad esplorare la documentazione rocciosa di un'epoca in cui Marte avrebbe potuto ospitare la vita microbica. Credito: NASA

Il team di Pavlov ha testato cinque campioni di permafrost mescolati con diverse concentrazioni di un sale chiamato perclorato, molto diffuso su Marte. (Probabilmente oggi non c'è permafrost nel cratere Gale, ma i sigilli potrebbero essersi formati molto tempo fa, quando Gale era più freddo e ghiacciato.) Gli scienziati hanno esposto ciascun campione a temperature e pressioni atmosferiche diverse all'interno della camera di simulazione di Marte della NASA Goddard.

Periodicamente, il team di Pavlov iniettava neon, un isotopo del metano, sotto il campione di terreno e misurava la pressione del gas sotto e sopra di esso. L'alta pressione sotto il campione indica che il gas è rimasto intrappolato. Alla fine, il sigillo si è formato in condizioni simili a quelle marziane in soli 3-13 giorni in campioni contenenti una concentrazione di perclorato dal 5% al ​​10%.

Si tratta di una concentrazione di sale molto più elevata di quella misurata da Curiosity nel cratere Gale. Ma la regolite è ricca di un diverso tipo di minerale salino chiamato solfato, che il team di Pavlov vuole testare successivamente per vedere se possono anche formare sigilli.

Il rover Curiosity ha raggiunto un'area che si ritiene si sia formata quando il clima di Marte si stava seccando.

Migliorare la nostra comprensione dei processi di generazione e distruzione del metano su Marte è una raccomandazione chiave da parte di Revisione senior della missione planetaria 2022 della NASAUn lavoro teorico come quello di Pavlov è cruciale per questo sforzo. Tuttavia, gli scienziati affermano che sono necessarie anche misurazioni più coerenti del metano.

La SAM sente odore di metano solo poche volte all'anno perché è impegnata a svolgere il suo compito principale: perforare campioni dalla superficie e analizzarne la composizione chimica.

“Gli esperimenti sul metano richiedono molte risorse, quindi dobbiamo essere molto strategici quando decidiamo di condurli”, ha affermato il ricercatore principale del SAM Charles Malespin della Goddard University.

Tuttavia, gli scienziati affermano che testare la frequenza con cui i livelli di metano aumentano, ad esempio, richiederà una nuova generazione di strumenti di superficie che misurino continuamente il metano da numerose località su Marte.

“Parte del lavoro sul metano dovrebbe essere lasciato ai futuri veicoli spaziali di superficie che saranno più concentrati sulla risposta a queste domande specifiche”, ha detto Vasavada.

Riferimento: “Formazione e stabilità dei sigilli salini del suolo in condizioni simili a quelle di Marte.” Implicazioni delle fluttuazioni del metano su Marte di Alexander A. Pavlov, James Johnson, Raul Garcia Sanchez, Ariel Segelnytsky, Chris Johnson, Jeffrey Davis, Scott Gosiewicz e Prabhakar Misra, 9 marzo 2024, Giornale di ricerca geofisica: Pianeti.
doi: 10.1029/2023JE007841

La curiosità è costruita da Laboratorio di propulsione a reazione, che è amministrato dal California Institute of Technology di Pasadena, in California. Il JPL sta guidando la missione per conto del Science Mission Directorate della NASA a Washington.