L’atmosfera di Marte contiene sia carbonio leggero (carbonio-12, che rappresenta la maggior parte del carbonio nel Sistema Solare) sia carbonio pesante (l’isotopo carbonio-13: un atomo di carbonio-12 con un neutrone in più). Ora, le ultime osservazioni dell’ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) dell’ESA, rivelano come il monossido di carbonio leggero si formi nell’atmosfera marziana, dove l’anidride carbonica verrebbe scissa dalla luce solare.

Shohei Aoki, dell’Università di Tokyo e del Royal Belgian Institute for Space Aeronomy, insiame ai loro team, hanno analizzato i dati raccolti su otto orbite di TGO nel marzo-aprile 2022 dallo strumento NOMAD (Nadir and Occultation for MArs Discovery) a guida europea. NOMAD ha osservato i raggi del sole attraversare l’atmosfera di Marte, rivelando le quantità, le identità e il contenuto di carbonio dei gas presenti.

Le osservazioni mostrano che un processo in atto nell’atmosfera di Marte forma monossido di carbonio contenente meno carbonio pesante di quanto ci si aspettava. La scoperta è coerente con l’idea che una combinazione di luce solare e chimica complessa abbia dato origine ai composti a base di carbonio (materia organica) che vediamo oggi sulla superficie marziana.

La possibile formazione di materia organica su Marte

Secondo il processo studiato dai ricercatori, l’anidride carbonica (CO2) presente nell’atmosfera di Marte verrebbe scissa dalla luce solare, formando ossigeno e monossido di carbonio (CO). La CO2 “leggera” (contenente carbonio leggero) viene scomposta più facilmente dalla luce solare rispetto a quella “pesante”, causando un maggiore accumulo di CO leggera nell’atmosfera marziana.

Misurare le quantità relative di carbonio-12 e carbonio-13 può rivelare molto sul passato e sul presente di un ambiente, poiché molti processi a breve e a lungo termine influenzano questo rapporto. Ad esempio, sulla Terra la fotosintesi utilizza più carbonio leggero che pesante, per cui piante e animali sono spesso arricchiti in carbonio-12.

Le nuove misurazioni stanno aiutando a chiarire una scoperta del rover Curiosity della NASA dello scorso anno. Molti dei depositi di 3.5 miliardi di anni fa campionati da Curiosity nel suo sito di atterraggio, il cratere Gale, contenevano quantità sorprendentemente basse di carbonio pesante, e un’abbondanza quindi di carbonio leggero.

Una causa chimica all’abbondanza di carbonio leggero

Nel corso degli anni, i ricercatori hanno suggerito alcune possibili cause, che vanno dalle nubi di polvere interstellare che piovono periodicamente su Marte, ad antichi microbi che “eruttano” metano. Sulla Terra, l’esaurimento del carbonio pesante spesso segnala la vita, poiché diversi processi biologici utilizzano e generano preferenzialmente isotopi di carbonio più leggeri.

Le nuove scoperte fatte con il TGO, però, puntano in una direzione diversa. Suggeriscono che la causa dell’insolito bilancio del carbonio, sia nel CO atmosferico che nel cratere Gale, potrebbe essere chimica, non biologica.

I ricercatori hanno modellato il modo in cui questo processo influenzerebbe il monossido di carbonio di Marte, e i loro risultati corrispondono a ciò che è stato effettivamente visto su Marte da NOMAD. Questi calcoli sono presentati in un documento di accompagnamento (qui) allo studio ufficiale (qui).

I risultati sono anche coerenti con l’idea che l’atmosfera di Marte fosse un tempo ricca di monossido di carbonio. E che questo gas fosse responsabile della formazione della materia organica visibile sulla superficie del pianeta.