NASA obiettivo Marte: nel 2020 un rover di nuova generazione cercherà tracce di vita

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Pubblicato Mercoledì, 10 Luglio 2013 21:14

Scritto da Elisabetta Bonora

Credit: NASA/JPL-Caltech

Anno 2020, Marte: un nuovo rover raggiungerà la superficie del pianeta.
Questo il tema della conferenza NASA di ieri sera, trasmessa in diretta alle 21:00 ora italiana.

Se da un lato le imprese private portano avanti programmi più avventurosi, come il flyby del 2018 proposto da Inspiration Mars Foundation di Dennis Tito e la colonia permanete per il 2023 del progetto Mars One guidato da Bas Lansdorp, la NASA invierà un nuovo rover nel 2020 alla ricerca di forme di vita passata e presente.

Il rover di nuova generazione raccoglierà campioni e li riporterà a Terra, così il programma offrirà anche un test pratico per la tecnologia necessaria alle future missioni con equipaggio.

Nel mese di gennaio, la NASA aveva affidato ad una squadra composta da 19 membri tra scienziati ed ingegneri provenienti da vari enti di ricerca, Mars 2020 Science Definition Team, il compito di delineare gli obiettivi della missione.
Il progetto dovrà soddisfare diversi target scientifici planetari ad alta priorità e i prerequisiti indispensabili per inviare l'uomo su Marte entro il 2030, come richiesto dal presidente Obama.

Considerato il fatto che le missione in corso Mars Science Laboratory - Curiosity e Mars Exploration Rover - Opportunity hanno confermato condizioni ambientali passate favorevoli a sostenere la vita, per gli scienziati, il passo logico successivo è cercare i segni di questa vita.

"Il concetto della missione Mars 2020 non presuppone che la vita non sia mai esistita su Marte", spiega (con un gioco di negazioni!) Jack Mustard, membro del team scientifico e professore di scienze geologiche alla Brown University di Providence.
"Viste le recenti scoperte di Curiosity, la vita su Marte sembra possibile e dovremmo iniziare il difficile tentativo di cercare segni di vita. Non importa ciò che impareremo, faremo significativi progressi nella comprensione della prima vita sulla giovane Terra e sulla vita extraterrestre".

Credit: NASA/JPL-Caltech

Nel documento di 151 pagine redatto dal team vengono definiti gli obiettivi primari:

1. Esplorare l'ambiente antico marziano.
   Decifrare i suoi processi storici e geologici; valutare se un tempo era in grado di sostenere la vita.
2. Valutare e cercare segni biologici conservati nell'ambiente geologico selezionato.
3. Dimostrare un significativo progresso tecnologico.
   Riportare i campioni ben selezionati e documentati a Terra.
4. Contribuire al Human Exploration & Operations Mission  Directorate (HEOMD) e al Space Technology Program (STP) con il payload scientifico (alcuni strumenti potrebbero essere integrati in sistemi e sottosistemi in modo da ottenere test sul campo pratico).

Per affrontare i punti A, B e C sono richieste indagini ed analisi laterali e stratigrafiche su differenti scale spaziali e multi-obiettivo. Il rover quindi, dovrà essere almeno di "classe Curiosity" e provvisto di strumentazioni per indagini fotografiche, mineralogiche, fino a scala microscopica, per la chimica di base, per il rilevamento biologico su piccola scala e la sua caratterizzazione. 

La squadra ha preso in esame le osservazioni del rover Spirit per dimostrare come una documentazione per immagini sia fondamentale per delineare la diversità geologica di un sito.

L'area target di una missione viene scelta in base alle analisi delle foto e dei dati orbitali; successivamente il rover con diversi livelli di ripresa, identifica gli obietti di analisi, fino a scendere nel dettaglio.
Nel caso di Mars 2020, l'osservazione su scale multiple sarebbe necessaria per interpretare al meglio la natura di ambienti passati e delle alterazioni registrate nelle rocce, permettendo l'interpretazione della sequenza di eventi.

Per individuare un ambiente abitabile, il team si base sulle conoscenze terrestri per cui sono rilevanti almeno 4 fattori:

1) Acqua (un solvente)
2) Materie prime
3) Energia
4) Condizioni favorevoli

Alla fine Marte è il pianeta del Sistema Solare che è stato, nel suo passato, più simile alla Terra, quindi si presume che valutare l'abitabilità dell'ambiente marziano comporti l'identificazione e, se possibile, la quantificazione di questi fattori nella zona di indagine del rover: l'abitabilità si verifica all'intersezione dei 4 requisiti.

L'abitabilità è comunque da ritenersi un concetto strettamente legato all'analisi geologica: spesso infatti le prove non possono essere cercate direttamente ma attraverso la caratterizzazione del luogo.
Per questo motivo è essenziale un rover attrezzato per indagini diversificate, in grado di esaminare texture, mineralogia, variazioni chimiche ecc.

Ci sono, tuttavia, aspetti da tenere in considerazione quando si parla di abitabilità passata: in primo luogo, lo stesso strato di roccia può aver registrato ambienti che coesistevano in uno stesso momento e molto spesso questo dipende dalla scala di osservazione; in secondo luogo, gli eventi registrati dalle rocce possono esser alterati dal tempo, per cui un'analisi temporale è fondamentale per giungere alle corrette conclusioni.

Il rover cercherà le biofirme ("definitive biosignature" o DB), ossia un modello di oggetto e/o sostanza la cui origine richiede specificamente un agente biologico.
Esempi di DB sono le molecole organiche complesse ma una possibile biofirma (PB) sarebbe altrettanto interessante e costringerebbe il team ad ulteriori analisi, per confermarne l'origine biologica. Questa circostanza si potrebbe verificare frequentemente su altri pianeti dove alcuni processi potrebbero creare qualcosa che "imita" la vita.

Attributi universali della vita sulla Terra sono la sua complessa interazione tra strutture fisiche e chimiche, la sua utilizzazione di energia libera, la produzione di biomassa e di rifiuti, fenomeni che si possono sostenere con l'auto-replicazione e l'evoluzione.
Tuttavia non possiamo aspettarci che tutte queste caratteristiche possano valere anche al di fuori del nostro pianeta.

Affinché il rover possa identificare una biofirma questa si sarebbe dovuta conservare fino ad oggi e deve essere ancora rilevabile, in base a tre aspetti: fisico, biomolecolare e metabolico.
Esempi di caratteristiche fisiche comprendono singole cellule e comunità di cellule (colonie, biofilm, ...) e le loro controparti fossilizzate (minerale-sostituiti e / o resti organici conservati).
Per il biomolecolare, un esempio sono i biominerali, ossia strutture inorganiche che si formano a seguito di processi tramite i quali, esseri viventi creano falsi minerali inorganici o strutture cristalline. Poi, potrebbero esserci biofirme molecolari ossia quelle strutture che hanno la funzionalità di trasportare informazioni, come ad esempio lipidi, proteine ed acidi nucleici sulla Terra.
Le biofirme metaboliche sono invece impronte caratteristiche lasciate da esseri viventi quando estraggono risorse energetiche, spesso identificate da un arricchimento o impoverimento di elementi specifici.

Ma a parte tutte queste considerazioni, una buona strategia esplorativa su Marte dovrebbe tener presente una vasta gamma di fattori che potrebbero differire in maniera non nota rispetto a quelli rilevanti sulla Terra.
Da una parte, la somiglianza tra Marte e la Terra fa pensare che queste differenze siano secondarie e piuttosto trascurabili ma sulla Terra l'evoluzione ha portato a livelli crescenti di specificità biochimica che potrebbero far la differenza.

Trovare tracce di vita passata è ancora più complicato se si pensa che, una volta che un organismo o una comunità di organismi muore, la sua impronta sull'ambiente inizia a svanire.

La comprensione dei processi di alterazione e conservazione connessi ad un dato ambiente diventa perciò essenziale. Questi fattori includono elaborazione diagenetica da acqua, calore, pressione, radiazioni, ossidazione, degradazione, distruzione fisica da impatto, vento, abrasioni e dissoluzione.

Nonostante, quindi, il bagaglio di strumenti a bordo del Mars 2020 dovrà essere all'avanguardia, seguire lo schema di Curiosity, che festeggerà a breve un anno sul Pianeta Rosso, ripeterà una formula vincente consolidata, riducendo i costi al minimo.

Il team prevede la raccolta di ben 31 campioni (carotaggi) di suolo e rocce marziane.
I laboratori del rover effettueranno una serie di analisi scientifiche preliminari per vagliare i campioni e scegliere quali riportare sulla Terra a fine missione, per analisi più approfondite nei nostri laboratori.

Questa punto costituirà un'altra sfida: la conservazione. I campioni dovranno infatti rimanere inalterati fino al termine della missione, la cui durata prevista è di almeno 1 anno.

Anche se la strumentazione hardware è ancora tutta da definire, quello che segue è un prototipo del sistema di raccolta dei 31 campioni, ciascuno di 1 centimetri di diametro.

Credit: NASA/JPL-Caltech

Il nuovo rover avrà capacità di analisi superiori a qualsiasi altra missione: in particolare il team vuole riuscire ad ottenere una vista microscopica vera e propria delle superfici.

Nell'immagine che segue viene messo a confronto un mosaico ripreso con la ChemCam di Curiosity del sol 126 (4 dicembre 2012) che copre un'area di circa 9 centimetri; l'immagine sulla destra riprende invece un'area di circa 75 micron ed un dettaglio di un meteorite marziano analizzato qui sulla Terra. I diversi colori indicano i vari minerali. Questa sarà il tipo di definizione richiesto al nuovo rover.

Credit: NASA/JPL-Caltech/LANL/CNES/IRAP/LPGNantes/CNRS/LGLyon/Planet-Terre, M. Fries .

In una missione di questo tipo, la scelta del sito di atterraggio è sicuramente determinante per raggiungere gli obiettivi della missione.
Mars 2020 dovrà essere in grado di accedere a materiali geologici di elevata priorità.
In particolare, sono richieste le seguenti caratteristiche:

1. un potenziale ambiente abitabile passato;
2. capacità elevata di conservazione;
3. materiali geologici di interesse per il prelievo dei campioni da riportare sulla Terra

Così, alla luce delle recenti scoperte il team si chiede se Mars 2020 non debba ritornare nel cratere Gale e concentrarsi a Yelloknife Bay dove molti requisiti sono già soddisfatti.
Ma ad oggi la missione Curiosity non ha fatto una scoperta tale da garantire per le future missioni così altri siti alternativi, potrebbero essere altrettanto interessanti.

Ovviamente la zona dovrà essere compatibile anche con il sistema di atterraggio che ricalcherà quello utilizzato dal Mars Science Laboratory.