Spazio e Scienze

Su Marte tanta acqua quanta nei deserti della Terra

Studiare la presenza di acqua allo stato liquido sulla superficie di Marte è fondamentale per la comprensione del suo ciclo idrologico e per esplorare quali sono le sue potenzialità di ospitare vita. Una delle più importanti scoperte riguardanti il Pianeta Rosso degli ultimi anni è l'esistenza delle Recurring Slope Lineae. Si tratta di 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.

Sin dalla loro scoperta, avvenuta nel 2011 grazie alle immagini ad alta risoluzione della camera HIRISE (High Resolution Imaging Science) a bordo della sonda MRO (Mars Reconnaissance Orbiter), queste strutture hanno suscitato grande interesse poiché la forte dipendenza dalla temperatura e la loro morfologia suggerisce l'attuale presenza di acqua allo stato liquido sulla superficie di Marte o vicino ad essa.

Le RSL sono situate prevalentemente sui ripidi pendii degli altopiani meridionali marziani (noti come highlands). Tuttavia sono stati osservati flussi transitori anche in alcune zone situate nell'emisfero settentrionale del pianeta (caratterizzato invece prevalentemente da bassipiani noti come lowlands) e su diverse superfici geologiche, come letti fluviali e in Melas e Coprates Chasmata, zone interne al grande canyon Valles Marineris.

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Immagine delle RSL all'interno di Melas Chasma. Image Credit: NASA / JPL-Caltech / University of Arizona

Un recente studio pubblicato lo scorso 7 luglio mostra osservazioni dettagliate di ben 41 siti all'interno di Valles Marineris dove si formano questi flussi transitori.

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Mappa a falsi colori (che rappresentano l'elevazione e vanno dal blu per le aree più depresse al rosso per quelle più elevate) di una regione di Valles Marineris che comprende Melas Chasma e Coprates Chasma I puntini blu su questa mappa indicano i siti dove si formano le RSL. L'area mappato qui ha la più alta densità di striature nota sul Pianeta Rosso. La mappa di base utilizza i dati della Mars Orbiter Camera e del Mars Orbiter Laser Altimeter della missione Mars Global Surveyor della NASA. Image Credit: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona 

Il comportamento stagionale e la tendenza a preferire pendii maggiormente esposti al sole ha portato molti studiosi a pensare che la formazione di queste strutture sia legata alla presenza di acqua volatile probabilmente salata. A favore di tali ipotesi lo scorso anno grazie ad analisi dei dati ottenuti dallo spettrometro CRISM a bordo di MRO è stata osservata la presenza di sali idrati come clorati e/o perclorati all'interno di diverse RSL comprese quelle osservate in Valles Marineris.

Tuttavia l'esatto meccanismo di formazione di queste strutture e la sorgente dell'acqua rimangono ancora incerte.  Si noti inoltre che sebbene la maggior parte degli studi supporti la presenza di acqua liquida in corrispondenza o in prossimità della superficie del pianeta, non vi è alcuna prova diretta di tale flusso o dell'esatta composizione degli ipotetici fluidi connessi a tali fenomeni.

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L'immagine mostra le RSL situate sui pendii del cratere Hale su Marte. Tali striature hanno approssimativamente la lunghezza di un campo da calcio. L'immagine è una riproduzione 3D e a falsi colori di due osservazioni HIRISE. Image Credit: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona

Recenti novità riguardanti le RSL arrivano dai dati dello strumento THEMIS (Thermal Emission Imaging System) a bordo della sonda Mars Odyssey. Quest'ultima, nel 2014, ha modificato la sua rotta, proprio per seguire e studiare nel dettaglio queste strutture. Attraverso le immagini infrarosse della sonda THEMIS è possibile ottenere la temperatura del suolo in corrispondenza di queste strutture allo scopo di valutare parametri come il tasso di umidità, la percentuale di evaporazione e soprattutto la quantità d'acqua coinvolta nel processo. La sonda sta ora monitorando la regione di Valles Marineris e i risultati fino ad ora ottenuti hanno indicato un limite superiore di quantità d'acqua coinvolta nel processo, che sarebbe equivalente a quella che si osserva nelle più aride sabbie dei deserti della Terra.

Christopher Edwards della Northern Arizona University e Sylvain Piqueux del Jet Propulsion Laboratory della NASA hanno analizzato una serie di osservazioni infrarosse di THEMIS acquisite negli ultimi anni e focalizzate all'interno di Valles Marineris in una regione dove ciclicamente ogni anno durante la stagione estiva si osserva la formazione di diverse RSL. Poiché la presenza d'acqua negli spazi tra le particelle di suolo o granelli di sabbia, influenza la velocità con la quale un tratto di terreno si riscalda durante il giorno e si raffredda di notte, essi hanno confrontato le temperature notturne di macchie di terra occupate da RLS con temperature di zone vicine senza RSL. I risultati hanno mostrano che le temperature rilevate sulle striature scure e quelle del terreno circostante senza RSL non differivano significativamente neppure durante le stagioni in cui le RSL crescevano attivamente.

I risultati sono in linea con un'assenza di umidità e con un limite superiore di acqua pari al 3%. Ciò implica che se lo strato umido fosse sottilissimo, allora sarebbero presenti non più di 3 grammi di acqua per ogni chilogrammo di terreno; se lo strato umido fosse invece più spesso, la quantità di acqua per chilogrammo di suolo dovrebbe essere ancora meno per rimanere coerente con le misure di temperatura. Questa è 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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Sequenza di 6 immagini che mostra una piccola area di pendii ripidi con attività RSL alle coordinate 14,7 °S, 304.6 ° E. Image Credit: NASA / JPL-Caltech / University of Arizona

Vi è un certo margine di errore nella valutazione temperature al suolo ottenute tramite le molteplici osservazioni THEMIS utilizzate in questo studio, abbastanza da lasciare la possibilità che i siti RSL differiscano in maniera inosservabile da siti non RSL di ben 1,8 gradi Fahrenheit (1 grado Celsius).

Tali risultati non sono in contraddizione con le osservazioni CRISM di sale idrato poiché i sali possono diventare idrati anche senza che l'acqua sia sufficiente a riempire i vuoti tra le particelle. La formazione di sali idrati può avvenire anche attirando vapore acqueo dall'atmosfera senza richiedere necessariamente una fonte sotterranea di acqua.

Resta comunque il fatto che, come ha affermato Edwards, "qualche tipo di attività legata all'acqua potrebbe essere un fattore scatenante nella formazione delle RSL, ma l'oscurità della terra non è associata a grandi quantità di acqua, liquidi o congelati" ed ha concluso: "meccanismi totalmente a secco per spiegare RSL non dovrebbero essere esclusi."

Tali risultati sono stati pubblicati su un articolo su Geophysical Research Letters disponibile on-line.

Sebbene l'origine di queste strutture non sia ancora nota con certezza grazie a nuovi dati e a continui studi stiamo imparando sempre di più riguardo a questi flussi transitori restringendo l'ampio campo di possibili spiegazioni. Ad esempio analizzando i risultati di questo lavoro possiamo escludere che si tratti di:

  • flussi stagionali di acqua salmastra seguita da evaporazione – perché se così fosse l'accumulo annuale di crosta salata dovrebbe influenzare le proprietà di temperatura.
  • cascate di materiale secco con differenti proprietà termiche rispetto al materiale pista preesistente, come sarebbe il caso di valanghe annue di polvere farinosa che si accumula da aria polverosa.