Un gruppo di ricercatori del California Institute of Technology (Caltech) e del Jet Propulsion Laboratory (JPL) ha pubblicato uno studio sulla rivista Nature Geoscience in cui si afferma che, se c’è acqua allo stato liquido su Marte, in determinate condizioni conterrà più ossigeno di quanto inizialmente potessimo immaginare. Secondo la ricerca, i livelli potrebbero addirittura superare la soglia necessaria per semplici forme di vita che utilizzano la respirazione aerobica. Cerchiamo di capire meglio le implicazioni di questa scoperta.
Un gruppo di ricercatori del California Institute of Technology (Caltech) e del Jet Propulsion Laboratory (JPL) ha pubblicato uno studio sulla rivista Nature Geoscience in cui si afferma che, se c’è acqua allo stato liquido su Marte, in determinate condizioni conterrà più ossigeno di quanto inizialmente potessimo immaginare. Secondo la ricerca, i livelli potrebbero addirittura superare la soglia necessaria per semplici forme di vita che utilizzano la respirazione aerobica. Cerchiamo di capire meglio le implicazioni di questa scoperta.
Alla ricerca di acqua e ossigeno
Risale ad alcuni mesi fa la conferma dell’esistenza di acqua liquida al di sotto delle calotte polari di Marte, avvenuta grazie ai dati del radar italiano MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding), a bordo della sonda europea Mars Express. Gli scienziati, però, scartavano l’idea che vi potesse essere disciolto dell’ossigeno considerando che, sul Pianeta rosso, l’atmosfera è 160 volte più sottile di quella terrestre e che è composta principalmente di anidride carbonica.
“L’ossigeno è l’ingrediente chiave per determinare l’abitabilità di un ambiente ma è relativamente scarso su Marte” ha affermato Woody Fischer, professore di geobiologia presso il Caltech e coautore dell’articolo su Nature Geoscience. ” Nessuno ha mai pensato che le concentrazioni di ossigeno disciolto necessarie per la respirazione aerobia potessero teoricamente esistere su Marte”, ha aggiunto Vlada Stamenković, autore principale dello studio.
Dopo la pubblicazione dei dati di MARSIS, è stato ipotizzato che l’acqua su Marte potesse esistere in laghi salati sotterranei a causa dei vari ritrovamenti di sali perclorati (composti contenenti cloro e ossigeno): il sale abbassa la temperatura di congelamento dell’acqua (è l’abbassamento crioscopico, una delle proprietà delle soluzioni) e quindi l’acqua in cui è disciolto del perclorato può rimanere allo stato liquido anche alle temperature ghiacciate – nelle notti estive all’equatore possono essere superati i -70°C – presenti su Marte.
Modelli per comprendere il ciclo dell’ossigeno su Marte
Proprio quell’ipotetica acqua salata è stata il centro d’interesse delle ricerche di Woody Fischer, Vlada Stamenković e dei loro colleghi Michael Mischna e Lewis Ward.
L’ossigeno dall’atmosfera passa all’acqua e si diffonde nel liquido per mantenere un equilibrio tra i due stati. Se l’acqua salata fosse stata abbastanza vicina alla superficie del suolo marziano, allora avrebbe potuto effettivamente assorbire l’ossigeno da quell’atmosfera così rarefatta.
Per comprendere quanto ossigeno possa essere stato assorbito, gli autori della ricerca hanno dapprima sviluppato un modello chimico che descrive come l’ossigeno si dissolva nell’acqua salata a temperature al di sotto di quella di congelamento. In seguito hanno esaminato i cambiamenti climatici avvenuti su Marte negli ultimi 20 milioni di anni, periodo in cui l’inclinazione dell’asse del pianeta è cambiata, alterando i climi regionali.
I modelli di solubilità e clima hanno permesso ai ricercatori di dedurre quali regioni di Marte potessero essere più adatte a supportare alte solubilità di ossigeno, al giorno d’oggi e nel passato geologico più recente.
C’è abbastanza ossigeno per la respirazione aerobica
È stato scoperto che ad altitudini abbastanza basse, dove lo strato di atmosfera è più spesso, e a temperature abbastanza basse, dove i gas come l’ossigeno rimangono più facilmente in soluzione, può esistere una inaspettatamente alta quantità di ossigeno nell’acqua: si tratta di un valore di numerosi ordini di grandezza al di sopra della soglia necessaria, oggi, per la respirazione aerobica negli oceani terrestri. Cos’è la respirazione aerobica e in che modo è legata alla vita su un pianeta? La respirazione aerobica (o aerobia) è il processo grazie al quale le cellule utilizzano l’energia proveniente dalle sostanze nutritive. Essa si svolge all’interno delle strutture cellulari in presenza di ossigeno e consiste in reazioni di demolizione di molecole complesse (come ad esempio acidi grassi e carboidrati) in molecole più semplici, fino a ottenere anidride carbonica e acqua. L’energia liberata dalla rottura dei legami chimici nel corso di queste reazioni viene immagazzinata sotto forma di molecole di ATP (adenosina trifosfato), necessarie per lo svolgimento di qualsiasi tipo di lavoro biologico. La respirazione aerobica è la più diffusa sulla Terra ed è legata alla fotosintesi e alla presenza di ossigeno: questo è il motivo per cui è così importante per valutare l’abitabilità di un pianeta.
Nello studio del Caltech, inoltre, è stato stabilito che le aree delle regioni con acqua contenente alte quantità di ossigeno si sono spostate con il cambiamento di inclinazione dell’asse di Marte, avvenuto negli ultimi 20 milioni di anni. In questo intervallo di tempo, le più alte solubilità si sono verificate, a loro volta, negli ultimi 5 milioni di anni.
Questa scoperta può dare informazioni per le future missioni sul Pianeta rosso, fornendo ai rover dei migliori target per la ricerca di prove connesse ad ambienti abitabili passati o presenti.
Se siete curiosi di conoscere qualcosa in più delle missioni passate inviate su Marte, acquistate e leggete l’articolo “Progetto Marte: tra fantascienza e realtà” di Giovanni Bignami, pubblicato sul numero di dicembre 2016 di Sapere.
Immagine di copertina: mosaico di immagini di Marte provenienti da Viking 1 della USGS (United States Geological Survey) University of Arizona. Credits: NASA
