Scoperta interazione chimica tra crosta e atmosfera nel passato di Marte

‘Curiosity’, il rover della NASA, ha scoperto che i processi chimici subiti dal materiale di cui è formata la crosta superficiale di Marte hanno influito, nel corso del tempo, in maniera dinamica sulla composizione dell’atmosfera del pianeta.

Un altro tassello viene così ad aggiungersi per poter considerare che la storia dell’atmosfera del Pianeta Rosso è complessa, interessante e ancora poco conosciuta.

I risultati provengono dall’analisi di campioni di roccia eseguite su Marte stesso a mezzo del SAM (Sample Analysis at Mars), l’insieme di strumenti del rover, che ha analizzato i gas xeno e kripton presenti nell’atmosfera marziana.

Illustrazione dei processi chimici sulla superficie di Marte, all’origine della abbondante quantità di isotopi di xeno e kripton nell’atmosfera (credit: NASA / GSFC / JPL-CALTECH)

Parecchie informazioni sullo xeno e sul kripton nell’atmosfera di Marte sono state desunte dall’analisi dei meteoriti marziani e dalle misurazioni effettuate durante la missione Viking.

“Precedenti studi sui due gas hanno raccontato solo una parte della storia”, afferma Pamela Conrad, autore leader del rapporto e vice ricercatore del SAM al Goddard Space Flight Center della NASA di Greenbelt, nel Maryland. “SAM ora è il nostro principale punto di  riferimento completo in situ con cui poter confrontare le misurazioni dei meteoriti”.

Di particolare interesse per gli scienziati sono i rapporti di alcuni isotopi – o varianti chimiche – tra xeno e kripton.

Il team preposto al SAM ha organizzato una serie di esperimenti per misurare le quantità degli isotopi dei due gas presenti nell’atmosfera marziana ed ha pubblicato e descritto i risultati ottenuti in un articolo su Earth and Planetary Science Letters.

Il team si è servito della spettrometria di massa statica, ottimo mezzo per la rilevazione di gas o isotopi presenti solo in tracce. Non si tratta, in realtà, di una tecnica nuova, ma è la prima volta che viene applicata sulla superficie di un altro pianeta.

Nel complesso, l’analisi è in accordo con studi precedenti, ma alcuni rapporti isotopici sono risultati differenti dal previsto.

Lavorando per spiegare queste differenze, piccole ma importanti, i ricercatori hanno ritenuto che i neutroni abbiano potuto essere trasferiti da un elemento chimico ad un altro nel materiale che costituiva il suolo di Marte.

Il processo è chiamato ‘cattura neutronica’ e potrebbe spiegare perché alcuni isotopi selezionati sono risultati più abbondanti di quanto si ritenesse possibile.

In particolare, pare che una certa quantità di bario, sotto l’azione dei raggi cosmici, abbia perduto neutroni che sarebbero stati catturati dagli atomi di xeno, originando livelli più elevati del previsto di isotopi dello xeno-124 e 126. Allo stesso modo, il bromo potrebbe aver ceduto alcuni dei suoi neutroni per dar luogo a livelli insoliti di kripton-80 e kripton-82.

Questi quattro isotopi avrebbero potuto essere rilasciati nell’atmosfera marziana da impatti sulla superficie e dai gas emessi dalla regolite, il suolo di polvere e roccia frammentata che costituiva la superficie del pianeta.

“Le misure del SAM forniscono la prova di un processo molto interessante in cui roccia e materiale non consolidato della superficie del pianeta avrebbero contribuito alla composizione isotopica di xeno e kripton nell’atmosfera marziana in modo dinamico”, afferma Conrad.

“La capacità unica di misurare in situ sei isotopi diversi di kripton e nove diversi isotopi di xeno permette agli scienziati di approfondire le complesse interazioni tra l’atmosfera e la crosta di Marte”, dice Michael Meyer, scienziato del Mars Exploration Program della NASA a Washington. “Lo studio di queste interazioni nel tempo ci consente di avere una maggior comprensione dell’evoluzione dell’intero pianeta”.