Sam trova del carbonio organico su Marte

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Carbonio organico su Marte, l’inventario del rover Curiosity della NASA. Grazie a Curiosity, per la prima volta è stata determinata la quantità totale di carbonio organico presente nelle rocce marziane. La sua concentrazione è paragonabile o addirittura superiore alla quantità trovata nelle rocce presenti su alcuni siti della Terra. Ma la sua origine potrebbe essere abiotica, sebbene l’origine biologica non possa essere completamente esclusa. Tutti i dettagli su Pnas.

Marte è il quarto pianeta del Sistema solare in ordine di distanza dal Sole. Oggi è un mondo polveroso, freddo, desertico e con un’atmosfera molto sottile. In una sola parola: è inospitale, almeno per la vita come la conosciamo. Ma ci sono prove che miliardi di anni fa il suo clima fosse simile a quello terrestre, con un’atmosfera più densa e acqua liquida che scorreva abbondante nei fiumi presenti. Poiché l’acqua liquida è necessaria per la vita, gli scienziati pensano che se mai sul Pianeta rosso la vita sia esistita, essa avrebbe potuto essere sostenuta da ingredienti chiave come il carbonio organico, se presente in quantità sufficiente.

Il rover della Nasa Curiosity, che il prossimo 6 agosto festeggerà dieci anni di missione su Marte. Crediti: Nasa
Il rover della Nasa Curiosity, che il prossimo 6 agosto festeggerà dieci anni di missione su Marte. Crediti: Nasa

Curiosity – il rover targato Nasa che dal 2012 esplora l’ambiente marziano (il prossimo 6 agosto festeggerà 10 anni sul pianeta) – ci ha ora fornito i dati utili per la misurazione di questo carbonio organico, presente in rocce marziane vecchie di 3.5 miliardi di anni.

Quella fatta da Curiosity non è la prima rilevazione della quantità di carbonio organico su Marte: precedenti studi hanno ottenuto informazioni a riguardo, ma solo per alcune classi di composti oppure hanno effettuato misurazioni che catturavano solo una parte del carbonio nelle rocce. Le nuove misurazioni condotte da Curiosity hanno ora permesso per la prima volta di determinare la quantità totale di carbonio organico nelle rocce marziane.

«Quella del carbonio organico totale è una delle numerose misurazioni, o indici, che ci aiutano a capire quanto materiale è disponibile come materia prima utile a sostenere la chimica prebiotica e potenzialmente la biologia del pianeta», spiega Jennifer Stern, geologa del Goddard Space Flight Center della Nasa e prima autrice dello studio pubblicato il 27 giugno nei Proceedings of the National Academy of Sciences, che riporta i risultati dell’analisi dei dati.

«Abbiamo trovato da 200 a 273 parti per milione di carbonio organico», continua la scienziata. «Una quantità che è paragonabile o addirittura superiore alla quantità trovata nelle rocce presenti sulla Terra in luoghi dove vi sono poche forme di vita, come in alcune parti del deserto di Atacama, nel Sud America, e più di quanto sia stato rilevato nelle meteoriti marziane».

Il carbonio organico è costituito da atomi carbonio legati ad atomi di idrogeno. È la base per la formazione delle molecole organiche, composti a loro volta alla base della vita sulla Terra. La sua presenza su Marte, tuttavia, non prova l’esistenza della vita passata sul pianeta: oltre che essere di origine biologica, il carbonio organico può provenire anche da fonti non viventi, come meteoriti e vulcani, o potrebbe essersi formato sul posto da reazioni di superficie.

Per effettuare le misurazioni, l’instancabile robot a sei ruote ha utilizzato il trapano posto all’estremità del suo braccio robotico, effettuando due perforazioni a circa 444 metri a est dal sito di atterraggio. Per essere precisi, nei siti John Klein e Cumberland della Yellowknife Bay, una struttura geologica nel cratere Gale scelta dalla Nasa per la “trivellazione” in quanto rappresentativa delle transizioni climatiche globali del pianeta. In questo sito Curiosity ha infatti incontrato rocce sedimentarie a grana fine di tipo Mudstone vecchie di 3.5 miliardi di anni; pietre ritenute associate a un antico ambiente lacustre. «Un luogo», sottolinea Stern, «che avrebbe offerto un ambiente abitabile per la vita, se mai è stata presente».

In A) il sito di atterraggio di Curiosity nel Cratere Gale di Marte. In (B) il percorso fatto dal rover dal 2012 al 2022. Il cerchio rosso mostra la posizione del sito di Cumberland nella Yellowknife Bay. In (C) una vista in scala della Yellowknife Bay, con indicate, in rosso e in verde, i siti di perforazione di John Klein e Cumberland. Crediti immagini: Nasa/Jpl-Caltech/Asu, Nasa/Jpl-Caltech/Univ. of Arizona and Scott Rowland, Nasa Jpl-Caltech/Msss
In A) il sito di atterraggio di Curiosity nel Cratere Gale di Marte. In (B) il percorso fatto dal rover dal 2012 al 2022. Il cerchio rosso mostra la posizione del sito di Cumberland nella Yellowknife Bay. In (C) una vista in scala della Yellowknife Bay, con indicate, in rosso e in verde, i siti di perforazione di John Klein e Cumberland. Crediti immagini: Nasa/Jpl-Caltech/Asu, Nasa/Jpl-Caltech/Univ. of Arizona and Scott Rowland, Nasa Jpl-Caltech/Msss

Una volta prelevati i campioni, in particolare quelli provenienti dal sito Cumberland, questi sono stati consegnati allo strumento Sample Analysis at Mars (Sam), il più grande fra gli strumenti a bordo del rover, che ha effettuato l’analisi.

Sam è una sorta di forno in cui le temperature raggiunte (dai 550 agli 870 gradi centigradi) sono in grado di polverizzare le rocce. Il calore, insieme alla presenza di ossigeno, converte il carbonio organico in anidride carbonica (CO2), la cui quantità viene misurata per ottenere  la concentrazione di carbonio organico nelle rocce. L’esperimento che ha portato ai risultati di questo studio è stato condotto per la prima volta da quando Curiosity è su Marte nel 2014, fanno sapere i ricercatori coinvolti. E se vi state chiedendo il perché i risultati arrivino solo ora, la risposta è che l’esperimento ha richiesto anni di analisi per comprendere i dati e inserire i risultati nel contesto delle altre scoperte fatte da Curiosity nel cratere Gale.

Utilizzando lo strumento Sam, i ricercatori sono inoltre riusciti a misurare i rapporti tra gli isotopi del carbonio, versioni di un elemento con masse leggermente diverse (per la presenza di uno o più neutroni extra nel nucleo atomico), che aiutano a capire l’origine del carbonio. Il carbonio-12, ad esempio, ha sei neutroni, mentre il carbonio-13, più pesante, di neutroni ne ha sette. E poiché gli isotopi più pesanti tendono a reagire un po’ più lentamente degli isotopi più leggeri, il carbonio di origine biologica è più ricco del primo, sottolineano gli autori.

La composizione isotopica ottenuta con l’analisi è consistente con quella delle meteoriti marziane, tipica del carbonio di origine vulcanica e del materiale organico meteoritico, spiegano i ricercatori, ma non può essere esclusa, per una certa quantità di carbonio, un’origine biologica, che avrebbe potuto supportare sia la chimica organica prebiotica che il metabolismo eterotrofo nel cratere di Gale di Marte circa 3.5 miliardi di anni fa.

«In questo caso la composizione isotopica può solo dirci quale parte del carbonio totale è carbonio organico e quale è carbonio minerale» dice Stern. «Sebbene l’origine biologica non possa essere completamente esclusa, gli isotopi in questione potrebbero avere un’origine non biologica, poiché il loro range di valori si sovrappone con quello tipico del carbonio di origine vulcanica e del materiale organico meteoritico, che molto probabile sono la fonte di questo carbonio organico».

Per saperne di più: Leggi su Proceedings of National Academy of Sciences l’articolo “Organic carbon concentrations in 3.5-billion-year-old lacustrine mudstones of Mars” di Jennifer C. SternCharles A. MalespinJennifer L. EigenbrodeChristopher R. WebsterGreg FleschHeather B. FranzHeather V. GrahamChristopher H. HouseBrad SutterPaul Douglas Archer Jr.Amy E. HofmannAmy C. McAdamDouglas W. MingRafael Navarro-GonzalezAndrew SteeleCaroline Freissinet e Paul R. Mahaffy 

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