Focus: Ricerca

Acqua marziana

Pianeta rosso
di Francesco Soldovieri

La scoperta, nel 2018, alla quale ha contribuito anche il Cnr-Irea del Dipartimento di ingegneria, Ict e tecnologie per l'energia e i trasporti, è avvenuta grazie al radar Marsis. Studi successivi hanno mostrano la presenza di tre nuove aree caratterizzate da pozze liquide e fanno ipotizzare l'esistenza, sul Pianeta Rosso, di laghi caratterizzati da acqua con un'elevata concentrazione di sali disciolti, adatta all'esistenza di forme vita microbica 

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La presenza di acqua liquida presente sotto la calotta polare meridionale di Marte, in particolare nella regione di Ultimi Scopuli, rilevata a partire da osservazioni del radar Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding (Marsis) è stata oggetto di una prima pubblicazione su “Science” nel 2018. La scoperta, da parte di un team di ricerca interamente italiano, del quale faceva parte anche l'Istituto per il rilevamento elettromagnetico dell'ambiente del Dipartimento di ingegneria, Ict e tecnologie per l'energia e i trasporti, ha riacceso il dibattito sull'origine e la stabilità di acqua liquida nel sottosuolo marziano. In seguito, il lavoro “Multiple subglacial water bodies below the South Pole of Mars unveiled by new Marsis data” pubblicato su “Nature Astronomy” ha riguardato la scoperta di ulteriori laghi di acqua salata nel sottosuolo del polo sud marziano, rafforzando l'ipotesi della presenza di acqua liquida. Quest'analisi ha riguardato dati acquisiti da Marsis lungo 134 profili, che coprono il periodo dal 2010 al 2019, in un'area di 250×300 km2 (regione di Ultimi Scopuli) che include il lago salato precedentemente individuato nel lavoro del 2018. 

Marsis è un radar che assicura una risoluzione nel ghiaccio puro di circa 50 metri e che investiga il sottosuolo fino alla profondità (per le calotte polari) di circa 3,7 km, grazie alla trasmissione di un segnale di 250µs  (microsecondi) con una larghezza di banda di 1 MHz, dove la frequenza centrale è selezionata tra 4 diversi valori (1.8, 3, 4, 5 MHz). Marsis lavora utilizzando il principio della riflessione delle onde elettromagnetiche: infatti, quando un'onda incide su una discontinuità nelle proprietà elettromagnetiche del mezzo attraverso cui si propaga (nel nostro caso un'interfaccia fra due mezzi), si genera un'onda riflessa che viene raccolta dal sistema radar e poi processata per fornire informazioni sulla geometria e la posizione dell'anomalia che l'ha generata. In particolare, uno dei fattori di successo dell'analisi di Marsis per la scoperta dell'acqua liquida ha riguardato l'impiego di dati non elaborati a bordo, ciò con l'obiettivo di effettuare un'elaborazione dei dati del tutto controllabile da parte del team di ricerca. I dati impiegati nell'analisi sono stati di due diverse tipologie: “flash memory”, che raccoglie intervalli discontinui di dati non elaborati e grezzi lungo le orbite; “superframe”, modalità che raccoglie continuamente dati ma lungo orbite più corte.

Le osservazioni di Marsis sono state analizzate adattando le procedure comunemente utilizzate per l'elaborazione di dati da un radar terrestre, al fine di discriminare tra condizioni basali subglaciali umide e secche. Infatti, in Antartide e Groenlandia la combinazione di analisi qualitative (morfologia del substrato roccioso nell'immagine radar) e quantitative (caratteristiche del segnale) viene utilizzata proprio per rilevare la presenza di acqua subglaciale. Va inoltre sottolineato come la metodologia di elaborazione impiegata in tale lavoro sia completamente diversa da quella utilizzata in quello pubblicato su “Science” nel 2018 e rende fiduciosi nell'affidabilità dei risultati riportati in entrambi gli studi.

Nel finale dell'intera procedura di elaborazione è stato poi applicato un approccio per definire la mappa di distribuzione dell'acqua basale, legandola alla stima della permittività dielettrica apparente, una delle grandezze che caratterizza il comportamento elettromagnetico dei materiali, il cui valore cresce al crescere del contenuto di acqua. La mappa mostra che le aree con valori alti di permittività relativa apparente basale (15-40) sono caratterizzate anche da superfici lisce (alta valori di acuità), mentre l'ambiente circostante mostra valori di permittività molto più bassi (circa 6-8). Sulla Terra, il valore di 15 per la permittività relativa è considerato una soglia, tra valori più alti che sono indicatori della presenza di acqua liquida nel materiale basale e valori più bassi, indici che il materiale è secco o congelato. Basandoci su tali considerazioni, il corpo idrico principale (con permittività media intorno a 40) ha una dimensione di circa 20×30 km e probabilmente contiene il maggior volume di acqua, risultando separato da altre pozze d'acqua grazie a strisce di materiale basale secco.

In conclusione, l'analisi ha confermato la presenza del lago già individuato nel 2018 e fornito risultati inaspettati, che mostrano la presenza di tre nuove aree caratterizzate da pozze liquide. È quindi ragionevole supporre che acqua liquida stagnante possa essere diffusa alla base del SPLD (South Polar Layered Deposits fatti da ghiaccio e polveri), anche se potrebbe essere molto difficile rivelarla.

Per quanto riguarda le possibili cause della presenza di acqua liquida, in assenza di dati sul flusso di calore o di prove geologiche, si sollevano ipotesi in gran parte speculative, indipendenti da altre prove derivate dalle osservazioni planetarie fino a oggi effettuate. L'ipotesi presentata nel lavoro si basa sull'esistenza di acqua ipersalina, cioè acqua con un'elevata concentrazione di sali disciolti. La possibilità di estesi corpi idrici ipersalini su Marte è particolarmente eccitante a causa della potenziale esistenza di vita microbica, come organismi estremofili, anaerobi e aerobi. I corpi di acqua alla base del Polo Sud marziano rappresentano aree di potenziale interesse astro-biologico e sarebbe auspicabile che future missioni su Marte si focalizzino su questa regione per acquisire nuovi dati.

Fonte: Istituto per il rilevamento elettromagnetico dell’ambiente , email soldovieri.f@irea.cnr.it -

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