Come il rover Perseverance della NASA cercherà la vita su Marte

Quando il rover Perseverance della NASA verrà lanciato quest'estate, affronterà una delle missioni più ambiziose in qualsiasi progetto di esplorazione spaziale fino ad oggi: cercare prova della vita su Marte. Se mai c'è stata vita su Marte, quasi certamente non c'è ora, quindi come si fa a cercare prove di qualcosa di miliardi di anni su un altro pianeta?

La risposta coinvolge il rover più pesante mai inviato su un altro pianeta, un letto di lago prosciugato che ha milioni di anni e un laser superpotente che vaporizza campioni da 20 piedi di distanza. Abbiamo parlato con due esperti della NASA su Marte per saperne di più.

Breve storia di Marte

Marte oggi è un pianeta freddo e arido con un'atmosfera molto rarefatta e inospitale per la vita. Ma miliardi di anni fa era un posto molto diverso, coperto di acque superficiali e forse ospitava anche un enorme oceano che si estendeva nel suo emisfero settentrionale. Questi fattori indicano che un tempo avrebbe potuto ospitare la vita.

"Quello che sappiamo è che c'era abbondante acqua sulla superficie di Marte nel suo lontano passato", Katie Stack Morgan, ricercatore di geologia marziana presso il Jet Propulsion Lab della NASA, disse. “Abbiamo prove abbondanti per questo in … il minerali che osserviamo in superficie, le forme terrestri che vediamo, il reti di valli scavate nella superficie di Marte, la presenza di questi delta in antichi bacini lacustri vulcanici. Lo sappiamo c'era acqua in superficie.”

Quella conoscenza porta ad altre deduzioni come che la temperatura superficiale doveva essere più calda, poiché oggi fa troppo freddo perché l'acqua esista continuamente allo stato liquido sulla superficie. Lo suggerisce anche L'atmosfera di Marte era probabilmente più densa e ricca di quanto lo sia oggi.

C'è qualche dibattito su quanto esattamente l'acqua sia rimasta in superficie, ma gli scienziati concordano sul fatto che fosse lì per cosa Impila Morgan descritti come "periodi di tempo geologicamente significativi".

E dove c'è acqua liquida, c'è la possibilità che la vita sia esistita.

Come poteva essere la vita su Marte?

I ricercatori sono attenti a sottolineare che stanno cercando la vita come la conosciamo, perché sarebbe impossibile cercare qualcosa di completamente sconosciuto. Ma ci sono buone ragioni per presumere che se ci fosse vita su Marte, sarebbe almeno comparativamente simile alla vita qui sulla Terra.

"Esiste una variabilità della vita microbica qui sulla Terra", Impila Morgan detto, a seconda di fattori ambientali come umidità, temperature, altitudine e molti altri. “Ma uno dei motivi per cui ci aspettiamo che la vita, se esistesse su Marte, sia almeno riconoscibile, è quella lontana come possiamo vedere, i tipi di impostazioni su Marte una volta erano molto simili ai tipi di impostazioni che abbiamo su Marte Terra."

Sappiamo che c'erano laghi su Marte, proprio come quelli sulla Terra, oltre a caratteristiche come delta e montagne. Sappiamo che ci sono molecole organiche su Marte, che potrebbe essere creato dalla vita ma potrebbe anche essere sorto da altri processi naturali. Ad un certo punto della storia del pianeta, avrebbe potuto esserlo non molto diverso dalla Terra Oggi.

"Abbiamo tutte le ragioni per credere che i microbi, se esistessero su Marte, si adatterebbero nello stesso modo in cui si sono adattati i microbi sulla Terra", ha detto Stack Morgan. “Per quanto ne sappiamo, avevamo gli stessi ingredienti per la vita su Marte che avevamo qui sulla Terra. Quindi questo crea fiducia nel fatto che se la vita su Marte esistesse una volta, la riconosceremmo".

Che aspetto ha la prova della vita

Quindi, come possiamo individuare qualcosa che una volta potrebbe essere stato vivo?

Sfortunatamente, "non c'è nessun tricorder", Luther Beegle, investigatore principale dello SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals) sul rover Perseverance. "Non c'è niente che tu possa indicare qualcosa e dire: 'Oh, c'è la vita'. Devi esaminare molte informazioni, esaminare tutto insieme e giungere a una conclusione scientifica."

"Stiamo cercando ciò che chiamiamo potenziali firme biologiche", ha spiegato Beegle. “Su un dato corpo del sistema solare, a meno che qualcosa non ti stia salutando, non sono sicuro che tu possa chiamarlo vita o no. Abbiamo un serio dibattito scientifico in questa comunità su cosa sia la vita e come la rilevi.

Sarebbe facile rilevare le comunità di microrganismi attualmente viventi come le stuoie batteriche. Ma è molto improbabile che troveremmo organismi attualmente viventi su Marte, quindi gli scienziati cercano invece prove che queste comunità possano essere esistite in passato.

"Ma è difficile dire come sarebbero queste comunità dopo due [miliardi] o tre miliardi di anni in superficie", ha detto Beegle. “Quindi è difficile per noi sapere quale misura potremmo prendere che ci permetterebbe di dire: ‘Questo era decisamente vivo.’

“Quello che possiamo fare è dire: ‘Questo è un campione davvero interessante. C'è una buona probabilità che fosse vivo molto tempo fa. Dovremmo riportare indietro questo campione e guardarlo in un laboratorio terrestre.' E poi puoi raggiungere un consenso scientifico.

Come cacciare un fossile alieno

Quando si tratta di individuare effettivamente le prove nei campioni, il primo e più ovvio metodo è semplicemente cercarle.

"Il primo modo in cui cerchi segni di vita antica è con le tue macchine fotografiche", Impila Morgan spiegato. “Immagini il terreno intorno a te e cerchi ciò che chiamiamo caratteristiche morfologiche: forme e trame nelle rocce - che sembrano insolite o che potrebbero non essere state formate dal fisico processi. Quindi, l'esempio più semplice a cui potresti pensare qui sulla Terra è un osso di dinosauro, in termini di esempi di prove macroscopiche di vita e megafauna carismatica.

“Ma ci aspettiamo che la ricerca su Marte richieda più sottigliezza. Poiché le precedenti missioni del rover non hanno osservato in alcun modo la megafauna, quindi se stiamo cercando segni di vita, è probabile che sia su scala microbica”.

Quindi, per capire come potrebbero apparire le prove della vita microbica su Marte, possiamo osservare le rocce qui sulla Terra e come conservano i segni della vita antica. "Cerchiamo forme e trame in scala molto fine nelle rocce", Impila Morgan disse. “Ma anche cose come strati di roccia, che forse si increspano in modo insolito. O forse modelli che non ci aspetteremmo.

L'altro modo per cercare segni di vita è concentrarsi sulla composizione delle rocce, in particolare sulla presenza di potenziali sostanze organiche. La presenza di sostanze organiche e le insolite trame rocciose in combinazione possono suggerire che la vita una volta viveva lì.

Questa combinazione di composizione e trama è esattamente ciò su cui lo strumento SHERLOC di Beegle è stato progettato per indagare. E a differenza dei precedenti rover, può indagare sui campioni senza distruggere la struttura delle rocce. "Questo è esattamente il modo in cui andiamo alla ricerca di prove di vita antica nella nostra registrazione rock qui sulla Terra", Impila Morgan disse. "E ora possiamo farlo su Marte."

Usare la luce per analizzare le rocce

Lo strumento più importante di SHERLOC è il suo spettrometro, che utilizza la luce per vedere di cosa è fatto un campione. "Fai brillare una luce su qualcosa e guardi la lunghezza d'onda della luce che emette, che ti dice di che colore è", ha spiegato Beegle. "E guardando quel colore, puoi dire qualcosa sul campione."

Esistono molti tipi diversi di spettroscopia, come la spettroscopia di rottura indotta dal laser eseguita dallo strumento SuperCam di Perseverance, in cui un un laser ad alta potenza vaporizza un campione e analizza i composti emessi. Ma per cercare prove di vita, devi guardare su scala più piccola e utilizzare preferibilmente un metodo non distruttivo, quindi non devi distruggere un campione per analizzarlo.

SHERLOC utilizza un metodo non distruttivo chiamato spettroscopia raman. "Nella spettroscopia raman, puoi dire se qualcosa è un amminoacido, o se è un carbonato, o se è un carbone o qualcos'altro", ha spiegato Beegle. SHERLOC può anche eseguire la spettroscopia fluorescente, che può rilevare la presenza di molecole organiche.

Utilizzati insieme, questi metodi possono fornire informazioni su un campione, ad esempio se è organico, se si è formato in un ambiente liquido, se si trovava a una temperatura elevata e così via. I dati SHERLOC possono anche essere combinati con i dati di altri strumenti di Perseverance come PIXL (Planetary Instrument for Litochimica a raggi X) o le telecamere su Mastcam-Z per fornire un quadro più completo di ciò che è composto da un dato campione Di.

Particolarmente preziose per lo studio sono le rocce sedimentarie che si formano in strati nel tempo. Se Perseverance riesce a trovare e analizzare un tale campione, potrebbe potenzialmente vedere come si è sviluppato l'ambiente su Marte nel corso di migliaia di anni e potrebbe anche intravedere qualcosa di simile a uno strato di carbonato all'interno di un gruppo di strati basaltici, il che suggerirebbe che qualcosa di raro e importante sia accaduto in un particolare momento nel tempo della regione storia.

Scegliere un punto di atterraggio

Per cercare segni di vita, non andrà bene qualsiasi punto su Marte. La NASA ha scelto specificamente il cratere Jezero per la ricerca, in quanto ha caratteristiche particolari che lo rendono il luogo più probabile che abbiamo trovato finora per conservare prove di vita.

"Jezero è un posto molto speciale su Marte", Impila Morgan detto, a causa della presenza di un delta lì. “Ci sono centinaia di antichi bacini di crateri che la gente pensa avessero laghi, incluso il Gale Crater [dove il rover Curiosity sta attualmente esplorando]. Ma non tutti i crateri hanno un delta conservato al suo interno. Un delta è la forma del terreno prodotta quando un fiume si apre in un grande bacino e deposita i suoi sedimenti.

Un delta fornisce ulteriori prove che una volta c'era acqua nel sito e significa che ci saranno rocce interessanti da esplorare.

"Ciò che rende anche Jezero molto speciale è che ha una valle di ingresso dove scorre l'acqua, ma ciò che lo rende quasi unico è la presenza di una valle di sbocco", Stack Morgan ha detto. “È una cosa semplice e sottile, ma è notevole quanto sia importante, perché se hai una valle di ingresso, sai che l'acqua doveva fluire dentro. Ma se hai una valle di sbocco, sai che l'acqua doveva riempirsi fino al livello della valle di sbocco.

Se un lago fosse poco profondo, potrebbe essersi prosciugato a intermittenza e non sarebbe stato ospitale per la vita. Ma se un lago fosse abbastanza profondo da essere uno specchio d'acqua in piedi per lungo tempo, quello sarebbe un luogo molto più probabile per lo sviluppo e la presa della vita.

"Jezero non ha solo la forma terrestre che ci mostra che c'era acqua lì, ma abbiamo anche la prova che l'intero cratere si è riempito", Stack Morgan ha detto. "Questo è ciò che aiuta ad aumentare la nostra fiducia nel fatto che Jezero sia un buon posto dove cercare la vita, in un modo in cui altri posti, incluso Gale, sono un po' più una scommessa."

Un'altra cosa che rende unico Jezero sono i minerali che possiamo osservare lì. "Jezero Crater è l'unico di questi antichi bacini di laghi vulcanici che ha minerali di carbonato", Impila Morgan disse. I carbonati sulla Terra costituiscono la base strutturale dei fossili e si trovano nelle barriere coralline, come la Grande Barriera Corallina in Australia. Trovarli in un bacino lacustre su Marte potrebbe indicare la stessa cosa.

Non sono presenti solo i carbonati, ma anche situato attorno al bordo interno del cratere, dove il lago sarebbe stato poco profondo, che è dove ci aspetteremmo di trovarli. I carbonati sono "davvero bravi a preservare le prove per la vita", Impila Morgan disse. "Quindi, se dovessi scegliere un posto su Marte per andare alla ricerca della vita, andresti nell'anello carbonatico interno di un ambiente lacustre poco profondo", che è esattamente ciò che offre il cratere Jezero.

Riportare i campioni sulla Terra

Sebbene il pubblico abbia spesso l'idea di una macchina magica in grado di analizzare istantaneamente i campioni e vedere di cosa sono fatti, alla CSI, la realtà è che il processo di analisi del campione richiede molto tempo e consiste in molti passaggi che devono essere scrupolosi seguito. Non è possibile ridurre un'intera suite di strumenti di analisi nella minuscola quantità di spazio disponibile su un rover: alcuni degli strumenti hanno le dimensioni di un casa, e lo spazio disponibile sul rover ha le dimensioni di una scatola da scarpe, quindi per capire davvero in cosa consiste un campione marziano, dobbiamo riportarlo a Terra.

Ecco perché il prossimo passo nella ricerca della vita su Marte dopo Perseverance è un missione di ritorno del campione, in quale uno o più veicoli spaziali vengono inviati su Marte per raccogliere i campioni di roccia e suolo raccolti da Perseverance e riportarli sulla Terra.

"Se hai intenzione di cercare la vita, una missione di ritorno campione è un passo successivo essenziale", ha detto Beegle. “Perché ti consente di riportare un campione, puoi metterlo in un laboratorio, ne conosci un po 'e poi puoi pianificare tutto da lì.

“Quello che fa ogni missione spaziale è assumere ciò che troverai lì - ed è così che progetti i tuoi strumenti. Ma con la restituzione del campione, puoi riportarlo indietro, ti identifichi un po' di più sul campione, usi un sacco di materiali non distruttivi tecnologie come le scansioni TC e la tomografia a raggi X, e capisci di più sul campione in modo da poter adattare i tuoi esperimenti a ciò che il campione è.

“Quindi il ritorno del campione è davvero prezioso e davvero importante … È vitale per la questione se la vita esistesse o meno su Marte. Non so come faresti senza di essa", ha aggiunto Beegle.

La caccia inizia quest'estate

Il rover Perseverance sarà lanciato quest'estate, in un periodo di due settimane e mezzo a partire dal 17 luglio. Dovrebbe atterrare su Marte il 18 febbraio, e da lì può iniziare a esplorare i suoi dintorni e prelevare campioni, e forse anche trovare prove che la Terra non è l'unico pianeta ad aver ospitato la vita.

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