Nella ricerca astro biologica, una delle domande più pressanti riguarda dove cercare tracce di vita passata o presente su Marte. Un nuovo studio condotto da scienziati della NASA Goddard Space Flight Center e della Pennsylvania State University (Penn State) suggerisce che le missioni future dovrebbero riorientare le proprie priorità verso i depositi di ghiaccio puro del pianeta rosso, piuttosto che concentrarsi esclusivamente su rocce, argille e suoli. I risultati, pubblicati sulla rivista peer-reviewed Astrobiology, dimostrano che frammenti di aminoacidi batterici possono sopravvivere in condizioni di ghiaccio marziano per oltre 50 milioni di anni, anche sotto costante bombardamento di radiazioni cosmiche.
La ricerca è stata guidata da Alexander Pavlov, scienziato spaziale presso la NASA Goddard e già dottorando in geoscienze a Penn State nel 2001, insieme al co-autore Christopher House, professore di geoscienze alla stessa università e direttore del Penn State Consortium for Planetary and Exoplanetary Science and Technology. Il team ha adottato un approccio sperimentale diretto: ricreare in laboratorio le condizioni ambientali della superficie marziana e misurare la sopravvivenza di biomolecole organiche nel tempo.
Sul piano metodologico, i ricercatori hanno sigillato campioni di batteri Escherichia coli all'interno di provette contenenti ghiaccio d'acqua pura. Un secondo gruppo di campioni è stato invece preparato mescolando acqua con materiali tipici del sedimento marziano, tra cui rocce a base di silicati e argille. Entrambi i set sono stati collocati in una camera a raggi gamma presso il Radiation Science and Engineering Center di Penn State, raffreddata a circa -51 gradi Celsius (corrispondenti a -60 gradi Fahrenheit), una temperatura rappresentativa delle regioni glaciali di Marte.
I campioni congelati sono stati quindi esposti a un livello di radiazione equivalente a 20 milioni di anni di bombardamento cosmico sulla superficie marziana. Successivamente, le provette sono state sigillate sotto vuoto e spedite in condizioni di freddo alla NASA Goddard per l'analisi degli aminoacidi. I ricercatori hanno poi elaborato modelli per simulare ulteriori 30 milioni di anni di esposizione alle radiazioni, portando il totale a 50 milioni di anni.
I risultati hanno sorpreso gli stessi autori. Nel ghiaccio d'acqua pura, oltre il 10% degli aminoacidi — le molecole organiche che costituiscono i mattoni fondamentali delle proteine — ha resistito all'intera simulazione. I campioni misti con sedimento marziano, al contrario, hanno mostrato una degradazione dieci volte più rapida, con una distruzione completa del materiale organico prima del traguardo dei 50 milioni di anni.
Questo esito era tutt'altro che scontato. Uno studio precedente dello stesso gruppo, pubblicato nel 2022, aveva dimostrato che gli aminoacidi preservati in una miscela composta dal 10% di ghiaccio d'acqua e dal 90% di suolo marziano si degradavano più velocemente rispetto ai campioni contenenti solo sedimento. Di conseguenza, ci si aspettava che il ghiaccio puro accelerasse ulteriormente la distruzione delle molecole organiche. «In base ai risultati dello studio del 2022, si pensava che il materiale organico nel solo ghiaccio o acqua sarebbe stato distrutto ancora più rapidamente rispetto alla miscela al 10% di ghiaccio», ha dichiarato Pavlov, «quindi è stato sorprendente scoprire che i materiali organici nel solo ghiaccio d'acqua vengono distrutti a una velocità molto più lenta».
L'ipotesi avanzata dal team per spiegare questa differenza chiama in causa la fisica delle interfacce. Quando il ghiaccio è a contatto con minerali, si forma un sottile film liquido nella zona di giunzione, che potrebbe facilitare la mobilità delle particelle generate dalle radiazioni, aumentando il danno alle molecole organiche circostanti. Al contrario, nel ghiaccio compatto e puro, queste particelle dannose verrebbero intrappolate nella struttura cristallina, riducendo significativamente la loro capacità di raggiungere e distruggere gli aminoacidi. «Mentre nel ghiaccio solido, le particelle nocive create dalle radiazioni rimangono bloccate al loro posto e potrebbero non riuscire a raggiungere i composti organici», ha spiegato Pavlov.
Le implicazioni pratiche per l'esplorazione marziana sono dirette. Come ha sottolineato House: «Cinquanta milioni di anni è di gran lunga superiore all'età prevista per alcuni depositi di ghiaccio superficiali su Marte, che spesso hanno meno di due milioni di anni, il che significa che qualsiasi materiale organico presente nel ghiaccio sarebbe preservato». In altre parole, le future missioni dotate di strumenti adeguati potrebbero trovare biomolecole integre — o addirittura tracce di microbi — in questi depositi relativamente giovani su scala geologica.
L'accesso al ghiaccio marziano richiederà però attrezzature specifiche. Il precedente termine di paragone è la missione Mars Phoenix della NASA del 2008, che per prima scavò e fotografò ghiaccio nel sottosuolo della regione artica di Marte. House ha precisato che le missioni future avranno bisogno di «un trapano sufficientemente grande o una pala potente per accedervi, simile per design e capacità a quella di Phoenix», dato che la maggior parte del ghiaccio marziano si trova appena sotto la superficie.
I risultati dello studio hanno rilevanza anche oltre Marte. Il team ha testato la sopravvivenza del materiale organico a temperature ancora più basse, simili a quelle che si registrano su Europa, la luna ghiacciata di Giove, e su Encelado, luna di Saturno. A tali temperature, la degradazione rallenta ulteriormente, il che apre prospettive interessanti per l'astro biologia del Sistema Solare esterno. Pavlov ha sottolineato come questi dati siano incoraggianti anche in vista della missione Europa Clipper della NASA, lanciata nel 2024 e attesa in orbita gioviana nel 2030, che effettuerà 49 sorvoli ravvicinati della luna per determinare se l'oceano sottomarino nascosto sotto la crosta ghiacciata possa ospitare condizioni favorevoli alla vita.
