Roma – Un team guidato da ricercatori della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) ha determinato i meccanismi chimici attraverso i quali l’antico Marte era in grado di sostenere abbastanza calore nei suoi primi giorni da ospitare acqua e forse vita. “È sempre stato un enigma scoprire che su Marte ci fosse acqua liquida, perché Marte è più lontano dal sole e, inoltre, all’inizio il sole era più debole”, ha affermato Danica Adams , borsista post-dottorato della NASA Sagan e autrice principale del nuovo articolo pubblicato su Nature Geoscience .
In precedenza si era ipotizzato che l’idrogeno fosse l’ingrediente magico, mescolato all’anidride carbonica nell’atmosfera marziana per innescare episodi di riscaldamento da effetto serra. Ma la durata di vita dell’idrogeno atmosferico è breve, quindi era necessaria un’analisi più dettagliata.
Ora, Adams, Robin Wordsworth , professore di scienze e ingegneria ambientale Gordon McKay presso SEAS, e il loro team hanno eseguito una modellazione fotochimica, simile ai metodi utilizzati oggi per tracciare gli inquinanti atmosferici, per fornire dettagli sulla relazione tra l’atmosfera marziana primordiale e l’idrogeno e su come tale relazione sia cambiata nel tempo.
“Il primo Marte è un mondo perduto, ma può essere ricostruito in grande dettaglio se poniamo le domande giuste”, ha detto Wordsworth. “Questo studio sintetizza per la prima volta la chimica atmosferica e il clima, per fare alcune nuove previsioni sorprendenti, che saranno testabili una volta che riporteremo le rocce di Marte sulla Terra”.
Adams modificò un modello chiamato KINETICA per simulare il modo in cui una combinazione di idrogeno e altri gas, reagendo sia con il terreno che con l’aria, controllava il clima primordiale di Marte.
Ha scoperto che durante i periodi Noachiano ed Esperiano di Marte, tra 4 e 3 miliardi di anni fa, Marte ha sperimentato periodi di caldo episodici per circa 40 milioni di anni, con ogni evento durato 100.000 o più anni. Queste stime sono coerenti con le caratteristiche geologiche di Marte odierne. I periodi caldi e umidi erano causati dall’idratazione della crosta, o dall’acqua che si perdeva nel terreno, che forniva abbastanza idrogeno da accumularsi nell’atmosfera per milioni di anni.
Durante le fluttuazioni tra climi caldi e freddi, anche la chimica dell’atmosfera di Marte era fluttuante. La CO2 viene costantemente colpita dalla luce solare e convertita in CO. Nei periodi caldi, la CO potrebbe riciclarsi nuovamente in CO2, rendendo la CO2 e l’idrogeno dominanti. Ma se fosse stato freddo abbastanza a lungo, il riciclaggio rallenterebbe, accumulerebbe CO e porterebbe a uno stato più ridotto, ovvero meno ossigeno. Gli stati redox dell’atmosfera sono quindi cambiati drasticamente nel tempo.
“Abbiamo identificato scale temporali per tutte queste alternanze”, ha detto Adams. “E abbiamo descritto tutti i pezzi nello stesso modello fotochimico”.
Il lavoro di modellazione offre potenziali nuove intuizioni sulle condizioni che hanno supportato la chimica prebiotica, ovvero le basi della vita successiva come la conosciamo, durante i periodi caldi, e sulle sfide per la persistenza di quella vita durante gli intervalli di freddo e ossidazione. Adams e altri stanno iniziando a lavorare per trovare prove di quelle alternanze usando la modellazione chimica degli isotopi e hanno in programma di confrontare quei risultati con le rocce della prossima missione Mars Sample Return .
Poiché Marte non ha la tettonica a placche, a differenza della Terra, la superficie che si vede oggi è simile a quella di molto tempo fa, rendendo la sua storia di laghi e fiumi ancora più intrigante. “Rappresenta un caso di studio davvero fantastico su come i pianeti possono evolversi nel tempo”, ha detto Adams.
Adams ha iniziato il lavoro come studentessa di dottorato presso il California Institute of Technology, che ospita il modello fotochimico da lei utilizzato. Lo studio è stato supportato dalla NASA e dal Jet Propulsion Laboratory.(30Science.com)
