C’è acqua salata su Marte … si apre una nuova Era

Gli scienziati italiani hanno annunciato che, dopo anni di ricerca, è stata finalmente trovata acqua sul pianeta rosso, allo stato liquido e salata. Sono queste le prime conclusioni a termine dell’analisi delle immagini radar ottenute grazie ad un radar italiano, il Marsis (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding), uno strumento in dotazione alla sonda europea Mars Express. Lo studio ha coinvolto scienziati dell’ Inaf e di altri centri di ricerca ed università italiane: l’Agenzia spaziale italiana (Asi), l’Università degli studi Roma Tre, l’Università D’Annunzio Chieti-Pescara, il Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr) e Sapienza Università di Roma.

I risultati confermano per la prima volta  che sotto la superficie del pianeta Marte c’è acqua allo stato liquido. Probabilmente l’acqua è salata, visto che Marsis ha individuato il bacino a 1.5 km di profondità, dove la temperatura è sicuramente ben al di sotto di 0 °C. I sali, sono probabilmente simili a quelli che la sonda NASA Phoenix ha trovato nel ghiaccio della zona circumpolare nord, ed agiscono da “antigelo” aiutando a mantenere l’acqua allo stato liquido nonostante la bassa temperatura. Acqua, sali, rocce e protezione dalla radiazione cosmica sono ingredienti che fanno ipotizzare vi possa esistere una nicchia biologica. I ricercatori sono convinti che potrebbero esserci altre zone simili sul pianeta da investigare.

Lander della sonda Viking – NASA 

Grazie ai dati raccolti dalle sonde Viking 1 e 2 della NASA, dal 1976 si ipotizzò che la superficie di Marte fosse un tempo coperta da mari, laghi e fiumi e le successive missioni  confermarono tale presenza. Ma dove era finita l’acqua?

Roberto Orosei (Inaf), primo autore dello studio

«Il grande dilemma era quindi quello di stabilire dove fosse finita tutta quell’acqua» dice il dottor Orosei all’Inaf. «Buona parte di questa è stata portata via dal vento solare, che spazzò quella che mano a mano si vaporizzava dalla superficie degli specchi d’acqua. Un’altra significativa porzione si è depositata sotto forma di ghiaccio nelle calotte, soprattutto quella nord, e negli strati prossimi alla superficie, o è legata al terreno nel permafrost. Ma una parte doveva essere rimasta intrappolata nelle profondità e potrebbe ancora trovarsi allo stato liquido».

Questo era ciò che si ipotizzava a metà degli anni ’90, quando la missione Mars Express fu annunciata dall’Agenzia spaziale europea (ESA). L’Agenzia Spaziale Italiana propose di adottare un radar a bassa frequenza per investigare il sottosuolo marziano a grande profondità. Il radar fu ideato e proposto da Giovanni Picardi della Sapienza, Università di Roma, e la sua realizzazione fu gestita dall’ASI e affidata alla Thales Alenia Space – Italia. Infine, il lancio della sonda avvenne il 2 giugno 2003.

MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding) è uno dei sette strumenti a bordo del veicolo spaziale della missione europea Mars Express

Marsis è un radar sounder, ovvero un radar che opera a frequenze tra 1.5 e 5 MHz in grado di penetrare nel terreno marziano fino a 4 o 5 km di profondità, a seconda delle caratteristiche geofisiche degli strati profondi, ma anche di misurare con accuratezza lo stato e le variazioni della ionosfera marziana. «Era uno strumento di concezione innovativa, completamente diverso dall’unico lontano precursore volato un quarto di secolo prima sull’ultima missione Apollo, estremamente promettente di cui si doveva non solo sviluppare l’elettronica, ma anche il modo di elaborarne i dati.  Un contributo importante venne dai colleghi del Jpl della Nasa e dell’Università dell’Iowa», ricorda Enrico Flamini, chief scientist di ASI.

Questi ultimi erano principalmente interessati alla misura della ionosfera marziana, mentre il JPL curò lo sviluppo presso l’industria americana dell’antenna, due leggerissimi tubi di kevlar lunghi 20 metri ognuno che, per poter essere montati a bordo ed essere lanciati con il satellite, dovevano essere ripiegati in una scatola di poco più di un metro di lunghezza. Il radar fu realizzato da Thales Alenia Space ( JV Thales 67% e Leonardo 33%) in collaborazione con l’Università La Sapienza, CO.RI.STA,  JPL, The University of IOWA, INAF e le Università di Chieti-Pescara e di Perugia per conto dell’ Agenzia Spaziale Italiana in collaborazione con la NASA.

immagine Marsis radar sounder

Tra tutti gli strumenti scientifici MARSIS è stato certamente quello più innovativo della missione. MARSIS, con i suoi 40 metri di antenna, è un tipo unico di  radar sounder ad apertura sintetica che ha svolto un ruolo chiave nell’esplorazione della sotto-superficie di Marte fino ad una profondità di circa cinque chilometri.

In pratica il Marsis permette di produrre una mappa della distribuzione dell’acqua allo stato solido e/o liquido negli strati superiori della crosta del Pianeta Rosso, penetrando sotto la superficie. Grazie a questa capacità di penetrazione si è dimostrato l’unico strumento in grado di trovare acqua allo stato liquido in profondità. Per più di 12 anni il radar ha sondato le calotte polari del Pianeta rosso in cerca di indizi di acqua. Qualche eco radar insolitamente forte era già stata osservata dai ricercatori del team di Marsis nel corso degli anni, ma senza ottenere mai una evidenza sperimentale certa della presenza di acqua allo stato liquido. Gli scienziati che hanno firmato l’articolo pubblicato su Science, ha studiato la regione del Planum Australe con Marsis, elaborando ed  analizzando i dati acquisiti su questa regione tra il maggio 2012 ed il dicembre 2015. I profili radar, ottenuti da orbite diverse, acquisite in diversi periodi dell’anno marziano quando nelle regioni polari sud si depositano sottili strati di ghiaccio di CO2, hanno mostrato caratteristiche peculiari e hanno permesso di identificare una area di circa 20 km quadrati (centrata a 193°E e 81°S) nella quale la sotto-superficie è molto riflettente, al contrario delle aree circostanti.

martedì 31 luglio 2018, il Pianeta Rosso sarà nel punto più vicino alla Terra da 15 anni. Intanto la NASA ci mostra un affascinante Marte ‘vintage’ come apparve all’obiettivo delle sonde Viking negli anni Settanta – image credit NASA

Un’analisi complessa
La parte più complessa del lavoro è stata l’analisi quantitativa dei segnali radar per arrivare a determinare la costante dielettrica dello strato riflettente e identificarne, quindi, la natura. Questa parte del lavoro è durata quasi 4 anni, ma il gruppo è riuscito a determinare che la permittività dielettrica dell’area altamente riflettente è maggiore di 15, perfettamente in accordo con la presenza di materiali che contengono notevoli quantità di acqua liquida. «Questi risultati indicano che ci troviamo probabilmente in presenza di un lago subglaciale», conclude Elena Pettinelli dell’Università Roma Tre, «simile ai laghi presenti al di sotto dei ghiacci antartici, relativamente esteso e con una profondità certamente superiore alla possibilità di penetrazione delle frequenze usate da Marsis. In alternativa potrebbe trattarsi di un acquifero profondo nel quale l’acqua liquida riempie i pori e le fratture della roccia. Non siamo attualmente in grado di stimare con precisione la profondità del lago, ovvero dove si trova il fondo del lago o la base dell’acquifero, ma possiamo senza dubbio affermare che sia come minimo dell’ordine di qualche metro».

Per saperne di più:

Science l’articolo “Radar evidence of subglacial liquid water on Mars“, di R. Orosei et al.

Torneremo presto su Marte.