Riassunto:
Gli ultimi risultati del rilevamento del rover su Marte "Perseverance" della NASA mostrano che la storia idrologica del cratere Jezero di Marte potrebbe essere molto più complessa di quanto si pensasse in precedenza. Gli scienziati hanno analizzato le rocce rilevate dal rover su Marte e hanno scoperto che queste rocce hanno subito almeno tre diversi processi idrici, che coinvolgono acque sotterranee ricche di anidride carbonica, antichi laghi e successivamente fluidi sotterranei ad alta temperatura. Questa scoperta significa che il primo Marte non ha semplicemente vissuto un "periodo idrico", ma potrebbe aver avuto più sistemi idrici in diversi stadi, fonti e temperature.
La scoperta proviene da un'area geologica chiamata "Unità di Margine" sul bordo interno del Cratere Jezero. Quando Perseverance arrivò qui nel 2023, gli scienziati si aspettavano di trovare rocce sedimentarie associate ad antichi laghi. Perché dalle osservazioni orbitali, quest’area è ricca di minerali carbonatici e, sulla Terra, i carbonati si formano spesso in ambienti acquatici come laghi poco profondi e oceani, e alcuni di questi ambienti sono addirittura adatti alla sopravvivenza microbica.
Ma quando il rover su Marte è arrivato sul sito, ha scoperto che l'unità di margine non era lo strato sedimentario del lago previsto, ma era composta principalmente da rocce ignee. Queste rocce si formarono originariamente nell'ambiente magmatico sotto Marte e furono successivamente gradualmente esposte dall'erosione superficiale. Rispetto ai sedimenti che vengono facilmente rimodellati da successive attività geologiche, i cristalli minerali nelle rocce ignee possono preservare una storia più dettagliata di formazione e trasformazione, e quindi sono diventati importanti archivi geologici per lo studio dell’antico ambiente marziano.
"Perseverance" ha utilizzato la super fotocamera SuperCam e lo spettrometro laser installato sull'albero per condurre un'analisi su larga scala di quest'area. SuperCam può determinare la composizione minerale delle rocce riflettendo la luce e può anche emettere laser sulle rocce per formare istantaneamente plasma in una quantità molto piccola di rocce, quindi determinare la composizione chimica delle rocce analizzando lo spettro emesso dal plasma. Finora, il rover ha utilizzato questo metodo per analizzare più di 185 bersagli del substrato roccioso nell’Unità Margine.
I ricercatori hanno scoperto che ci sono evidenti differenze nello stato roccioso dell'Unità Margine a diverse altezze. Le rocce più in alto sono composte principalmente da cristalli a grana grossa ricchi di olivina e mostrano pochi segni di modificazione dell'acqua. Gli scienziati ritengono che queste rocce provenissero originariamente da un grande corpo di magma nelle profondità sotterranee di Marte, e il magma si raffreddò lentamente per formare grani minerali più grandi. Dopo un lungo periodo di erosione, il materiale sovrastante scomparve gradualmente e queste rocce originariamente sepolte nel sottosuolo furono finalmente esposte in superficie.
Ma nelle zone più basse vicino all'antico fondale del lago, le stesse rocce olivine sono state notevolmente alterate. Ci sono un gran numero di crepe nei grani di olivina nella roccia e tra le crepe e i minerali compaiono anche sostanze come la silice. Questo cambiamento suggerisce che le acque sotterranee una volta penetravano in profondità in queste rocce e reagivano chimicamente con i minerali all’interno.
I ricercatori sono attualmente in grado di ricostruire la sequenza approssimativa di queste interazioni dell'acqua in base alla relazione tra diversi minerali, ma non sono ancora in grado di determinare esattamente quanti anni fa si è verificato ciascun evento.
La prima azione dell'acqua potrebbe provenire da acque sotterranee ricche di anidride carbonica. Quando queste acque sotterranee passano attraverso la roccia olivina, avviene una reazione chimica e si formano carbonati. I carbonati si depositano poi lungo le fessure della roccia. Mentre la roccia più morbida circostante continuava a erodersi, il riempimento di carbonato duro alla fine sporgeva sopra la superficie, formando le strutture a forma di cresta che possono essere osservate oggi.
Questo processo è particolarmente degno di nota perché quando l'olivina reagisce con l'acqua, sulla Terra può essere prodotto idrogeno e l'idrogeno può essere una fonte di energia per alcuni microrganismi. Allo stesso tempo, questa reazione può anche formare minerali come carbonato e silice, che possono preservare tracce chimiche lasciate da ambienti antichi e persino potenziali attività biologiche.
Il secondo processo idrologico potrebbe essere correlato all'antico lago che un tempo esisteva nel cratere Jezero. La silice è evidente in alcune rocce e i ricercatori ritengono che l’olivina possa lasciare dietro di sé la silice durante la sua conversione in carbonati in un ambiente acquoso. Allo stesso tempo, queste rocce contenenti più silice si trovano principalmente al di sotto del livello dell’acqua dell’antico lago, quindi è probabile che registrino l’interazione a lungo termine o ripetuta dell’acqua del lago con il substrato roccioso marziano.
Ma la storia non finisce con la scomparsa dell'antico lago.
I ricercatori hanno scoperto anche una terza attività dell'acqua, completamente diversa. In una località nella parte orientale dell'Unità Margine, Perseverance ha scoperto una vena minerale spessa circa 25 centimetri, contenente minerali come solfato di calcio e fluorite.
La fluorite è particolarmente importante perché questo minerale è spesso associato all'attività dei fluidi ad alta temperatura. Gli scienziati quindi ipotizzano che la circolazione di fluidi ad alta temperatura sia avvenuta nel sottosuolo del cratere Jezero dopo la fine dell'attività delle falde acquifere e dei laghi. In altre parole, quest'area ha successivamente sperimentato processi geologici simili ai sistemi idrotermali.
Pertanto, lo stesso pezzo di roccia conserva in realtà le tracce lasciate da almeno tre diversi ambienti acquatici: all'inizio, le acque sotterranee ricche di anidride carbonica hanno reagito con la roccia, poi potrebbero essere state influenzate dalle acque dell'antico lago, e infine hanno subito la modificazione da fluidi sotterranei ad alta temperatura.
Questo è ovviamente diverso dal semplice modello del passato che considerava l'Unità Margine solo come "antiche rovine della riva del lago". I ricercatori ora credono che sia più simile a un “crocevia” dove si incontravano più sistemi idrici diversi, piuttosto che un residuo geologico di un singolo ambiente lacustre.
Questa scoperta ha anche un significato speciale per la ricerca della vita antica su Marte. Sia i carbonati che la silice sono minerali di grande interesse per gli scienziati alla ricerca di antichi ambienti abitabili perché non solo riflettono la presenza di acqua liquida nel passato, ma hanno anche la capacità di preservare antiche informazioni chimiche e potenziali tracce biologiche.
Tuttavia, i risultati attuali non dimostrano che la vita esistesse in queste rocce. Ciò che gli scienziati sono stati in grado di confermare è che le rocce hanno interagito più volte con diversi tipi di acqua, alcuni dei quali erano chimicamente potenzialmente abitabili. Se i microrganismi siano realmente esistiti richiede ulteriori ricerche e potrebbe anche essere necessario riportare campioni marziani sulla Terra per analisi di laboratorio più dettagliate.
Per Perseverance, questa scoperta dimostra ulteriormente che affidarsi esclusivamente ai satelliti in orbita su Marte per il giudizio geologico può portare a conclusioni eccessivamente semplicistiche. Dall'orbita, la distribuzione dei carbonati in questa zona ricorda facilmente gli antichi laghi; ma quando il rover arrivò effettivamente al sito, scoprì che questi minerali in realtà registravano più stadi diversi delle acque sotterranee, dell’acqua del lago e dell’attività dei fluidi ad alta temperatura.
Questa è anche una delle implicazioni più importanti della scoperta di Perseverance: Marte non ha semplicemente vissuto un "periodo dell'acqua" nei suoi primi giorni, dopodiché tutta l'acqua è scomparsa, ma potrebbe aver vissuto un processo del ciclo dell'acqua più complesso e dinamico. L'acqua in tempi, temperature e fonti diverse continua a penetrare nel terreno e in superficie, trasformando ripetutamente le stesse rocce.
I ricercatori sperano quindi di utilizzare queste rocce per ricostruire ulteriormente il processo di cambiamento climatico nel cratere Jezero e anche nel primo Marte nel suo insieme, e determinare quanto tempo sono durate le diverse fasi, quanto tempo sono state separate l'una dall'altra e se questi ambienti acquatici un tempo fornivano condizioni di vita stabili a lungo termine per la vita microbica.
In altre parole, la scoperta di "Perseverance" non prova semplicemente che "c'era acqua su Marte in passato", ma rivela ulteriormente un fatto più complesso: l'ex mondo acquatico di Marte potrebbe aver attraversato più fasi di alternanza di falde acquifere, laghi e sistemi idrotermali ad alta temperatura, e questi cambiamenti potrebbero essere molto più complessi di ciò che gli scienziati sono stati in grado di dedurre attraverso le osservazioni orbitali in passato.
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