Curiosity è atterrato su Marte il 2 Agosto 2012, dopo esser stato lanciato da Cape Canaveral a Novembre 2011. Da allora si è dedicato all’esplorazione di una regione del cratere Gale. Qui ha raccolto alcuni campioni di terreno, destinati allo studio con lo strumento di bordo SAM (Sample Analysis at Mars), il cui ruolo principale è quello d’identificare la presenza di composti organici nel campione in analisi.

L’esperimento, iniziato nel 2014, ha richiesto anni di analisi per comprendere i dati e contestualizzarli alle altre scoperte condotte sul cratere. Il risultato ha portato alla misura di un indice estremamente importante per comprendere quanto materiale è disponibile nel suolo marziano per la chimica prebiotica e la biologia. Si tratta del carbonio organico totale (in inglese, TOC = Total Organic Carbon), ossia la misura della quantità di carbonio legato ad un composto organico.

Ingredienti chiave per la vita

Nella lista degli ingredienti necessari per la costruzione della vita, troviamo il carbonio organico. Si tratta in particolare di un atomo di carbonio legato ad uno di idrogeno e costituisce la base delle molecole organiche. Questo tipo di composto non è però sempre sinonimo di vita. Infatti può derivare da alcune sorgenti naturali, come i vulcani o meteoriti, oppure dalle reazioni sulla superficie del pianeta.

Grazie a Curiosity, sono state individuate circa tra 200 e 273 parti per milione di questa componente. Si tratta di una quantità confrontabile con quella rilevata in ambienti poco favorevoli alla vita sulla Terra, come il Deserto dell’Atacama. Poiché ci sono prove che dimostrano che Marte, miliardi di anni fa, aveva un clima simile a quello terrestre, i ricercatori pensano che se la vita fosse esistita, il carbonio organico rappresenta uno degli ingredienti chiave per il suo sviluppo.

Il rover della NASA ha raccolto i campioni usati per l’analisi da rocce fangose con un’età pari a 3,5 miliardi di anni dalla baia di Yellowknife, il sito di un antico lago sul cratere di Gale. Il fango del cratere, a seguito dell’erosione fisica e chimica delle rocce vulcaniche, si è sedimentato sul fondo del lago che caratterizzava questa regione dell’antico pianeta rosso. Con sé avrebbe portato anche il carbonio organico, rimasto intrappolato nella roccia fangosa.

Le misurazioni di SAM

Ad eseguire le misurazioni necessarie per determinare la quantità di carbonio organico presente nella baia, Curiosity ha sfruttato SAM. Si tratta di uno laboratorio a bordo del rover in grado di analizzare gli ingredienti chimici dei campioni del suolo raccolti su Marte.

Riscaldando il materiale e facendolo reagire con l’ossigeno, il carbonio organico viene trasformato in anidride carbonica (CO2), la cui quantità è poi misurata. Sottoporre il campione a temperature sempre più elevate permette di liberare il carbonio organico intrappolato tra il campione di rocce.

Un’altra informazione che i ricercatori sono in grado di ottenere dalle analisi di SAM sono i rapporti isotopici del carbonio. Con isotopo si intende un atomo con un numero di neutroni diverso rispetto all’atomo di riferimento. Questa differenza nella quantità di neutroni determina una diversa massa atomica dell’elemento. Tra gli isotopi del carbonio troviamo il C-12 e il C-13. Il primo possiede sei neutroni, mentre il secondo 7. La misura dei rapporti isotopici è importante per comprendere la sorgente del carbonio: una ricca presenza di Carbonio-12 è associata alla vita.

Jennifer Stern, principale autrice dell’articolo recentemente pubblicato su PNAS, spiega così il risultato di questa misura:

“Sebbene la biologia non possa essere completamente esclusa, gli isotopi non possono nemmeno essere utilizzati per supportare un’origine biologica per questo carbonio. L’intervallo si sovrappone al carbonio igneo (vulcanico) e al materiale organico meteoritico, che sono più probabilmente le sorgenti di questo carbonio organico.”

Come continua la ricerca di tracce biologiche su Marte?

Tra le molecole organiche che rappresentano una potenziale traccia di vita ci sono gli amminoacidi. Vengono utilizzati per la costruzione delle proteine, essenziali per la vita come la conosciamo. Sebbene anch’essi possono essere creati da processi non biologici, trovarli su Marte sarebbe un potenziale segno di vita dell’antico pianeta rosso.

Ad oggi però, nessuna traccia di queste molecole è stata individuata poiché l’azione dei raggi cosmici sulla superficie di Marte li distrugge velocemente. Questo avviene in circa 20 milioni di anni, un breve lasso di tempo se si cercano tracce di vita riferite a quel pianeta marziano simile alla Terra esistito miliardi di anni fa.

Il suggerimento per le future missioni limitate al campionamento a basse profondità è quello di cercare affioramenti esposti di recente, ossia di età inferiore ai 10 milioni di anni. Qui l’azione della radiazione solare altamente energetica non avrebbe ancora completamente distrutto gli amminoacidi, qualora presenti.

Ulteriori dettagli sono disponibili ai seguenti link:

• Organic Carbon Concentrations in 3.5 billion year old lacustrine mudstone of Mars, pubblicato in Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)
• Rapid Radiolytic degradation of Amino Acids in the Martian Shallow Subsurface: Implications for the search for Extinct Life, pubblicato su Astrobiology

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