Durante le analisi effettuate su alcuni campioni di roccia, il rover Curiosity ha rilevato tracce di carbonio che sulla Terra sono associate a processi biologici. Seppur non siano ancora sufficienti a confermare la presenza di vita passata, gli scienziati hanno diverse ipotesi su cosa le abbia prodotte.

Dopo aver analizzato campioni di roccia in polvere raccolti dalla superficie di Marte dal rover Curiosity della NASA, gli scienziati hanno annunciato che molti dei campioni sono ricchi di un tipo di carbonio che sulla Terra è associato a processi biologici. Sebbene la scoperta sia intrigante, non indica necessariamente la presenza di vita antica su Marte, poiché gli scienziati non hanno ancora trovato prove conclusive a supporto, come formazioni rocciose sedimentarie prodotte da batteri antichi o una diversità di complessi organici e molecole formate dai processi riconducibili alla vita.

Seppur siano necessarie altre prove, gli scienziati stanno facendo ipotesi su cosa potrebbe aver prodotto quelle tracce in alternativa alla vita biologica. In un rapporto pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences il 18 gennaio, gli scienziati di Curiosity hanno offerto diverse spiegazioni per gli insoliti segnali di carbonio che hanno rilevato. Parte di queste ipotesi sono dedotte dalle tracce di carbonio sulla Terra, ma gli scienziati avvertono che i due pianeti sono così diversi che non possono fornire conclusioni definitive sulla base degli esempi di casa nostra.

Curiosity, Marte
Curiosity, foto del Greenheugh Pediment. Credits: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Le teorie sulle tracce biologiche

La spiegazione biologica che gli scienziati di Curiosity hanno presentato nel loro articolo coinvolge antichi batteri presenti sulla superficie di Marte che avrebbero prodotto una firma unica di carbonio mentre rilasciavano metano nell’atmosfera, dove la luce ultravioletta avrebbe convertito quel gas in molecole più grandi e complesse. Queste nuove molecole sarebbero piovute in seguito sulla superficie e oggi potrebbero essersi conservate, mantenendo questa loro distintiva firma di carbonio, nelle rocce marziane.

Altre due ipotesi offrono spiegazioni non biologiche.

Si suggerisce che la firma del carbonio potrebbe essere il risultato dell’interazione della luce ultravioletta con il gas di anidride carbonica nell’atmosfera marziana che ha prodotto nuove molecole contenenti carbonio poi depositatesi sulla superficie. E l’altro ipotizza che il carbonio potrebbe essere stato lasciato indietro da un raro evento centinaia di milioni di anni fa, quando il sistema solare passò attraverso una gigantesca nuvola molecolare ricca del tipo di carbonio rilevato.

Tutte e tre le spiegazioni possono essere coerenti con i dati riscontrati, ma c’è bisogno di ulteriori informazioni per potere escludere o confermare una di esse.

Per analizzare il carbonio nella superficie marziana, il team ha utilizzato lo strumento Tunable Laser Spectrometer (TLS) all’interno del laboratorio SAM di Curiosity. SAM ha riscaldato 24 campioni da posizioni geologicamente diverse nel cratere Gale del pianeta a circa 850° C per rilasciare i gas all’interno. Quindi il TLS ha misurato gli isotopi da parte del carbonio ridotto che sono stati liberati nel processo di riscaldamento. Gli isotopi sono atomi di un elemento con masse diverse a causa del loro distinto numero di neutroni e sono fondamentali per comprendere l’evoluzione chimica e biologica dei pianeti.

Il carbonio è particolarmente importante poiché questo elemento è presente in tutta la vita sulla Terra: scorre continuamente attraverso l’aria, l’acqua e il suolo in un ciclo ben compreso grazie alle misurazioni degli isotopi.

Ad esempio, le creature viventi sulla Terra usano l’atomo di carbonio-12 più piccolo e leggero per metabolizzare il cibo o per la fotosintesi, rispetto al più pesante atomo di carbonio-13. Pertanto, una quantità significativamente maggiore di carbonio-12 rispetto al carbonio-13 nelle rocce antiche, insieme ad altre prove, suggerisce agli scienziati che stanno esaminando le firme della chimica correlata alla vita. Osservare il rapporto tra questi due isotopi del carbonio è importante per aiutare gli scienziati della Terra a capire che tipo di vita stanno osservando e l’ambiente in cui viveva.

Questa immagine mostra il foro realizzato dal rover Mars Curiosity della NASA mentre stava raccogliendo un campione sul “Vera Rubin Ridge” nel cratere Gale. Credits: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Il ciclo del carbonio

Su Marte, i ricercatori di Curiosity hanno scoperto che quasi la metà dei loro campioni conteneva quantità sorprendentemente grandi di carbonio-12 rispetto a ciò che gli scienziati hanno misurato nell’atmosfera e nei meteoriti marziani. Questi campioni provenivano da cinque luoghi distinti nel cratere Gale, riferiscono i ricercatori, che potrebbero essere correlati in quanto tutti i luoghi hanno superfici antiche e ben conservate.

Sulla Terra, i processi che produrrebbero il segnale di carbonio rilevato su Marte sono tutti biologici, ma la diversità dei due pianeti non consente ancora di trarre conclusioni. Marte è unico perché potrebbe essere iniziato con un mix diverso di isotopi del carbonio rispetto alla Terra 4,5 miliardi di anni fa. Marte è più piccolo, più freddo, ha una gravità più debole e diversi gas nella sua atmosfera. Inoltre, il carbonio su Marte potrebbe andare in bicicletta senza alcuna vita coinvolta.

C’è una parte enorme del ciclo del carbonio sulla Terra che coinvolge la vita e, a causa della vita, c’è un’altra parte del ciclo del carbonio sulla Terra che non possiamo capire, perché ovunque guardiamo qui troviamo soltanto vita.

Curiosity, arrivato sul Pianeta Rosso nel 2012, è il primo rover dotato di strumenti per studiare gli isotopi di carbonio in superficie. Altre missioni hanno raccolto informazioni sulle firme isotopiche nell’atmosfera e gli scienziati hanno misurato i rapporti dei meteoriti marziani che sono stati raccolti sulla Terra. Definire il ciclo del carbonio su Marte è assolutamente fondamentale per cercare di capire come la vita potrebbe inserirsi in quel ciclo e gli studi sul Pianeta Rosso sono appena cominciati.

Gli scienziati di Curiosity continueranno a misurare gli isotopi di carbonio per vedere se ottengono firme simile quando il rover visiterà altri siti sospettati di avere superfici antiche ben conservate. Per verificare ulteriormente l’ipotesi biologica che coinvolge microrganismi produttori di metano, il team di Curiosity vorrebbe analizzare il contenuto di carbonio di un pennacchio di metano rilasciato dalla superficie. Il rover ha incontrato inaspettatamente un pennacchio simile nel 2019, ma non c’è modo di prevedere quando questo fenomeno accadrà di nuovo.

In alternativa, i ricercatori sottolineano che questo studio fornirà una guida al team del rover Perseverance per scegliere i migliori tipi di campioni da raccogliere, tra cui alcuni con l’obiettivo di riportarli in futuro sulla Terra, e confermarne la firma del carbonio così da determinare definitivamente se essi siano stati prodotti dalla vita oppure no.

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