Spazio e Scienze

Colonizzazione di Marte: il problema dell’acqua

Questo è il quinto di una serie di contenuti relativi a problemi e soluzioni legati alla colonizzazione di Marte. Dopo il problema delle radiazioni e quelli pratici legati al viaggio, alla salute e alle abitazioni, oggi esploreremo un'altra questione di primaria importanza: l'acqua.

Come nell'ultima puntata di questa serie, in cui abbiamo parlato delle abitazioni, anche in questo caso ci muoveremo a cavallo fra Scienza e fantascienza. Parleremo infatti dell'acqua, l'elemento vitale di cui l'uomo non può fare a meno, e che non possiamo trasportare dalla Terra in quantità sufficiente per sostenere un'ipotetica colonia su Marte. Acqua che non sarà indispensabile solo per idratarsi e lavarsi, ma per produrre ossigeno, per alimentare le colture e via dicendo. Uno dei pochi punti chiari su questo aspetto è quindi che bisognerà trovare il modo di estrarre l'acqua sul Pianeta Rosso o di produrla.

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Foto: © Alexstar / Depositphotos

In The Martian Mark Watney s'ingegna per la produzione di acqua e ossigeno con soluzioni che pagano sul piano scenografico, ma che sarebbero difficilmente replicabili nella realtà, se non altro per motivi di sicurezza e di buon senso comune. Mettiamo quindi da parte la fantascienza e passiamo ai dati scientifici che finora sembrano confermati dagli strumenti robotici che l'uomo ha spedito finora su Marte.

Acqua ai poli

Sappiamo con certezza che ai poli del Pianeta Rosso ci sono depositi di ghiaccio d'acqua. Dalle foto scattate con le sonde spaziali in orbita attorno a Marte si vedono chiaramente i sedimenti delle regioni polari, e a titolo di esempio le analisi che furono condotte dalla sonda Mars Express rivelano che il ghiaccio presente al polo sud di Marte, una volta sciolto, potrebbe coprire la superficie del pianeta con nove metri d'acqua.

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Verrebbe quindi logico pensare di far atterrare una missione umana al polo sud. Come abbiamo accennato in precedenza però qui le temperature sono molto rigide: a fronte di una media planetaria di -60 gradi, si arriva a -126 gradi in inverno vicino ai poli e ai +20 gradi in estate all'altezza dell'equatore.

Le Recurring Slope Lineae

L'acqua tuttavia non è circoscritta ai poli. Da tempo si dibatte delle RSL (Recurring Slope Lineae), striature a bassa luminosità rispetto al terreno circostante che appaiono su alcuni pendii marziani e crescono in direzione discendente durante le stagioni calde, quando le temperature raggiungono circa 250-300 K, per poi svanire in inverno.

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Secondo la maggior parte degli scienziati sono riconducibili ad acqua, ma se le foto sono chiare, la loro interpretazione è tutt'oggi oggetto di dibattito. Secondo alcuni, i flussi stagionali di cui parliamo sarebbero composti da acqua salata contenente una soluzione di solfato di ferro che evita il congelamento al contatto con le temperature marziane. Altri tuttavia fanno appello alla cautela spiegando che non vi è alcuna prova diretta del flusso o dell'esatta composizione degli ipotetici fluidi connessi a tali fenomeni, anche se al momento sembra l'unica spiegazione possibile di questo fenomeno.

Successivi studi hanno fatto emergere che sarebbero presenti non più di 3 grammi di acqua per ogni chilogrammo di terreno, ossia circa la stessa concentrazione di acqua presente sulla superficie del deserto di Atacama e nelle secche valli in Antartide, i luoghi più aridi della Terra.

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Foto: © Juric P / Depositphotos

Dalla parte dei più pessimisti ci sono anche i ricercatori della University of Arizona, che partono dalla collocazione geografica delle RSL per far notare che si trovano per lo più in prossimità dell'equatore: un'area in cui i ghiacci si sarebbero sciolti ormai da molto tempo. La conseguenza è che – sempre che sia davvero l'acqua a creare gli RSL – sarebbe sepolta molto in profondità sotto alla superficie. Talmente in profondità che se anche gli astronauti dovessero scavare fino a trovarla non potrebbero usarla perché sarebbe troppo salata per una desalinizzazione, un po' come l'acqua del Mar Morto.

Marte non è così arido, forse

Accantonando per un momento le RSL, ci sono altre ricerche secondo le quali in realtà non sarebbe necessario ricorrere ai flussi stagionali o ai poli per recuperare acqua. Secondo una ricerca che risale al 2013 a cura del professore Laurie Leshin del Rensselaer Polytechnic Institute di Troy (New York), la superficie del Pianeta Rosso conterrebbe circa il 2 percento di acqua in peso. In altre parole, gli astronauti che atterreranno su Marte potranno estrarre circa 1 litro di acqua da 0,03 metri cubi di terreno. Il risultato si basava sulle rilevazioni fatte dal rover Curiosity, ma con il tempo non sono arrivate grandi conferme.

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Anzi, a più riprese non è mancato chi ha sottolineato che la pressione atmosferica sul Pianeta Rosso è troppo bassa per permettere all'acqua allo stato liquido di restare in superficie, perché in un ambiente come questo l'acqua, se non ghiaccia, evapora istantaneamente.

Produzione ex novo

Di ricerche che confermano e smentiscono la presenza di acqua sul Pianeta Rosso ce ne sono a decine, ma resta il fatto che al momento nessuna è tale da mettere la parola fine al dibattito e di concludere senza ombra di ombra di dubbio a favore dell'una o dell'altra tesi. Accantoniamo quindi queste supposizioni e proviamo a partire dal presupposto che l'acqua non ci sia – o che ci sia ma non si riesca a utilizzarla.

Resta sempre l'opzione della produzione da zero. Un po' come avviene sulla ISS, e come comunque sarà necessario fare durante il viaggio per garantire la sopravvivenza degli astronauti. Le prove generali sono in corso da tempo sulla Stazione Spaziale Internazionale.

Sull'avamposto spaziale infatti il riciclo dei liquidi è consuetudine grazie alla presenza dell'Environmental Control and Life Support System, che recupera ogni singola goccia d'acqua (sudore, urina, lacrime, acqua usata per lavarsi) e del Water Recovery System (WRS), che ricicla i liquidi filtrandoli e rimettendoli a disposizione per il consumo.

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Riciclo dell'acqua sulla ISS

I sistemi partono dal presupposto che i liquidi si comportano in modo diverso in un ambiente di microgravità, e per esempio devono ricorrere a centrifughe per la distillazione dell'urina, poiché i gas e i liquidi non si separano come fanno sulla Terra. La tecnologia è tuttora in fase evolutiva, con l'obiettivo di eliminare la serie di filtri per la depurazione di cui al momento non si può fare a meno.

Sempre i sistemi in uso sulla ISS potrebbero essere d'aiuto per ricavare ossigeno dall'acqua. Sul nostro avamposto spaziale infatti è installato l'OGS (Oxygen Generation System) che controlla l'atmosfera del veicolo spaziale per fare che sia sempre respirabile. Produce ossigeno attraverso un processo chiamato elettrolisi, che divide le molecole di acqua in atomi di ossigeno e idrogeno. L'ossigeno viene rilasciato nell'atmosfera, mentre l'idrogeno viene espulso nello Spazio o immesso nel sistema Sabatier, che crea l'acqua come sottoprodotto dell'atmosfera nella Stazione.

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L'idea è quella di trovare il modo per recuperare più ossigeno dai sottoprodotti dell'atmosfera, proprio in vista di un viaggio verso Marte.

Ovviamente la ricerca non si ferma qui, sia per trovare le risposte agli interrogativi ancora aperti sul Pianeta Rosso, sia per migliorare le tecniche che attualmente sono in uso sulla ISS. Come vedete di risposte ne servono ancora molte, e probabilmente alcune le avremo solo una volta arrivati davvero su Marte.