Notizie da Marte: Perseverance e il delta fluviale del cratere Jezero

Mars 2020: introduzione alla missione

Perseverance - Marte - Ingenuity
Il rover Perseverance insieme al drone Ingenuity si aggirano nel cratere Jezero, Marte. Il grosso cubo bianco che spunta dal rover è il generatore di elettricità a radioisotopi, la pila nucleare che fornisce l’energia necessaria al rover per muoversi, comunicare con la Terra e utilizzare gli strumenti a bordo.

Il 18 febbraio 2021 la missione Mars 2020 ha dolcemente depositato all’interno del cratere Jezero, su Marte, il rover spaziale Perseverance. Il viaggio è durato sette mesi, durante i quali la sonda Mars 2020 ha attraverso il braccio di spazio che separa Marte dal nostro pianeta. Cosa vuoi che siano 500 milioni di chilometri percorsi a una velocità che si aggira intorno ai 100.000 km/h? Non sono numeri straordinari. Perseverance è infatti solamente l’ultimo rover che ha raggiunto il Pianeta Rosso. Una famiglia intera di robot ha già calcato la superficie di Marte. Perseverance è però, con buon margine, il più grande che sia arrivato lassù.

Ricordate il mitico Soyourner, il rover trasportato su Marte dalla missione Mars Pathfinder nel 1997? Bè se lo ricordate significa innanzitutto che non siete più dei ragazzini (e io lo ricordo bene). Comunque, Soyourner era un giocattolone di 10 chilogrammi e lungo mezzo metro, Perseverance pesa invece una tonnellata ed è lungo tre metri. Si vede che alla NASA ci hanno preso gusto a mandare su Marte roba sempre più grande. In vent’anni sono passati dalla macchinina telecomandata a un’utilitaria.

Se quei cervelloni della NASA hanno deciso di puntare sulle dimensioni non è per via di un qualche complesso di inferiorità. Rover più grandi servono a mandare su Marte strumentazione sempre più completa e complessa. Perseverance è a tutti gli effetti un laboratorio mobile su ruote. Non starò a elencare i sofisticati strumenti che porta a bordo (giusto per la cronaca, solo le telecamere sono 19), però potete trovare qui una lista dove trovare un sacco di informazioni. Gli strumenti di Perseverance sono così tanti perché gli obiettivi della missione sono tanti e molto ambiziosi:

  • identificare antichi ambienti marziani che potrebbero aver ospitato la vita in un lontano passato
  • cercare le tracce di antichi microorganismi
  • preparare campioni di roccia da inviare sulla Terra con una futura missione
  • testare degli strumenti per la produzione di ossigeno (a chi potrebbe mai servire del buon ossigeno su Marte? Esatto!)
  • sperimentare l’utilizzo di un piccolo drone (Ingenuity)

Insomma un programmino niente male. Non dimentichiamo puoi anche avere a disposizione i migliori strumenti del mondo (dai esageriamo, del Sistema Solare), ma se non hai nulla da osservare te ne farai ben poco. Per avere almeno una minima chance di raggiungere i suoi obiettivi, non è stato soltanto necessario ficcare a bordo di Perseverance un condensato della miglior tecnologia disponibile sulla Terra. L’altra cosa fondamentale è stata la scelta del sito marziano dove far atterrare Persy e questo è un aspetto tra i più critici per una missione spaziale. Si potrebbe pensare che siano gli aspetti tecnologici quelli più difficili da gestire, e in un certo senso è sicuramente così. Però per quanto sia complicato progettare rover e sonde spaziali, le si può sempre testare scrupolosamente, migliorandone i punti deboli e ottimizzandole.

Con la scelta del sito di atterraggio non funziona così, quello va individuato una volta sola e spesso le informazioni necessarie a prendere la decisione finale sono parziali e incomplete. D’altronde se conoscessimo tutto di un posto, perché dovremmo mandarci un robot? Il rischio di scegliere un posto poco interessante è quindi tutt’altro che remota. E se alla fine la scelta si rivelasse sbagliata, qualcuno potrebbe rimanerci seriamente male. Le foto di Marte sono sempre bellissime, ma c’è chi si aspetta di più da una missione spaziale che costa qualche miliardo di dollari.

Tutto questo per dire che la scelta del sito di atterraggio (pardon, ammartaggio) di Perseverance è stata lunga e meditata. C’è stato un vero e proprio campionato, che ha visto il numero dei siti papabili assottigliarsi sempre più, fino ad arrivare a una rosa di otto candidati. Cosa avevano in comune? Tutti mostravano evidenze più o meno significative di una passata presenza di acqua liquida. Tra queste ci sono alcuni minerali che si formano solo in presenza di acqua, oppure particolari morfologie del rilievo che sono associate a episodi di ruscellamento più o meno intenso e duraturo. Alla fine, dopo interminabili confronti tra i migliori scienziati planetari marziani, a spuntarla è stato il cratere Jezero, perché? Continuate a leggere!

Cratere Jezero: un luogo unico su Marte

Cratere Jezero - Perseverance - Marte
Il delta fluviale del cratere Jezero, Nili Fossae, Marte. Crediti: NASA/JPL-Caltech/USGS.

I primi umani che hanno posato lo sguardo sul cratere Jezero lo hanno potuto fare grazie ai satelliti che orbitano intorno a Marte e che da decenni inviano sulla Terra un’infinità di meravigliose immagini. A prima vista Jezero è un cratere come le diverse centinaia di migliaia presenti sul pianeta. Sì perché Marte, come la maggior parte dei corpi celesti del sistema solare, è pieno di crateri. D’altronde non potrebbe essere altrimenti. Se non possiedi un’atmosfera sufficientemente densa da bruciare le meteore, sei privo di una tettonica attiva che ricicli la crosta planetaria e non hai nemmeno un ciclo idrologico che eroda e livelli le forme del rilievo, difficilmente ti libererai delle cicatrici lasciate dalle meteoriti cadute negli ultimi miliardi di anni.

Jezero sembrerebbe a prima vista non avere granché di speciale. Ha un diametro di circa 50 chilometri ed è situato nella regione di Marte denominata Nili Fossae, una serie di depressioni tettoniche concentriche la cui formazione è probabilmente legata a un devastante impatto meteorico.

Cratere Jezero - Perseverance - Marte
Il cratere Jezero ritratto dal satellite Mars Reconaissance Orbiter. Crediti: NASA/JPL/MSSS/ESA/DLR/FU-Berlin/J. Cowart, CC BY-SA 3.0 IGO

I primi a intuire che Jezero (che all’epoca non aveva ancora un nome) non fosse un cratere come gli altri, sono stati nel 2005 due scienziati americani -Caleb Fassett e James Head-, i quali hanno analizzato in dettaglio le immagini del cratere acquisite dall’orbiter Odissey. Ad attrarre la loro curiosità furono alcune profonde incisioni che sembrano entrare nel cratere e dei depositi disposti proprio dove questi canyon si immettono nel cratere. A un occhio non esperto queste avrebbero potuto sembrare insignificanti irregolarità della superficie marziana, non ai due scienziati. Grazie al loro sguardo addestrato da migliaia di ore trascorse analizzando la superficie di Marte, intuirono subito di aver scoperto qualcosa di importante.

Le morfologie ritratte nelle fotografie del cratere raccontano una storia a dir poco incredibile. Due delle incisioni che entrano nel cratere hanno tutto l’aspetto di due solchi fluviali, come fossero i letti di antichi fiumi che un tempo portavano acqua nel cratere! E non è finita qui. Sembra infatti che i due corsi d’acqua abbiano depositato all’imbocco nel cratere una grande quantità di sedimenti, dando vita a due veri e propri sistemi deltizi. Il più grande e meglio conservato è mostrato nell’immagine in bianco e nero che apre questo paragrafo. Dal lato opposto del cratere, un terzo solco sembra invece l’emissario, come fosse stato scavato da un fiume che drenava l’acqua accumulata all’interno del cratere. Insomma tutto suggerisce che il cratere Jezero sia stato in un lontano passato un grande lago, alimentato da due immissari e drenato da un emissario.

A sostegno di questa tesi, Fassett e James fecero conti precisi, considerando altitudini e topografia. Tutte le evidenze geomorfologiche, compresa la complessità sedimentaria dei due delta, sono in accordo: cratere Jezero = lago Jezero.

Cratere Jezero - Marte - Acqua
Immagini tratte dalla pubblicazione dove Fassett e Head presentarono l’analisi del cratere Jezero. Sono evidenti i solchi fluviali e i sistemi deltizi. Da Fassett & Head (2005).

Acqua su Marte

Che a un certo punto della sua storia geologica Marte abbia ospitato dell’acqua liquida, è un’informazione considerata verosimile e robusta dagli scienziati planetari. Tutta la superficie del pianeta è infatti disseminata di incisioni e forme compatibili con il ruscellamento di acqua liquida. A dire il vero anche oggi sul pianeta è presente una grande quantità di acqua, non allo stato liquido però, bensì in quello solido, ghiaccio. Inoltre, un po’ ovunque sono stati trovati minerali la cui formazione richiede la presenza di acqua liquida. Il fatto che Jezero possa essere stato un lago per una breve parte della sua storia non è quindi un’assoluta novità nel panorama marziano.

Altri crateri prima di Jezero erano già stati notati per ospitare evidenze più o meno chiare di una passata presenza di acqua liquida. Tuttavia, i dati provenienti da Jezero sono i più solidi e grazie alla sua scoperta gli scienziati hanno potuto ricostruire nel dettaglio la storia lacustre del bacino, stimando i volumi di acqua in ingresso, la profondità del lago, il volume in uscita e la durata del periodo “umido”, che probabilmente risale a circa 3 miliardi di anni fa.

I due sistemi deltizi sono poi la ciliegina sulla torta. La loro presenza ha permesso di confrontare i processi sedimentari marziani con quelli terrestri, riscontrando evidenti analogie e perfezionando gli studi sulla paleo-idrologia marziana a un livello che non era mai stato raggiunto. Anche mineralogia e geochimica sono venute in soccorso degli scienziati. I sedimenti presenti all’interno di Jezero sono ricchi di argille e carbonati, minerali che si formano solamente in ambienti umidi, dove l’acqua liquida scorre letteralmente a fiumi.

Perseverance su Marte: arrivo al cratere Jezero e primi risultati

Il delta fluviale principale del cratere Jezero (in alto a sinistra) e il sito di atterraggio di Perseverance (Octavia Butler). Ben visibile è l’affioramento Kodiak, il primo che Perseverance ha osservato in dettaglio con le sue telecamere. Crediti: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona.

Il 18 febbraio 2021 Perseverance è atterrato su Marte all’interno di Jezero, nei pressi del più grande dei due sistemi deltizi identificati nel cratere. Ricordate, uno degli obiettivi principali di Mars 2020 è quello di capire se Marte è stato un luogo adatto alla vita un tempo. Un altro è trovare traccia di questa antica attività biologica. Dal momento che Jezero è probabilmente stato un lago, alla NASA hanno fatto due più due e hanno deciso di mandare la sonda proprio lassù (ah, Jezero significa lago in slavo-bosniaco).

Manca in realtà un passaggio che spesso è dato per scontato. Perché cercare la vita extra-terrestre dove c’è stata acqua? Forse questo è un nostro enorme limite, ma da bravi terrestri proprio non ce la facciamo a immaginare la vita se manca l’acqua. Per questo motivo la scelta di spedire Perseverance su Marte nel cratere Jezero è stata praticamente scontata; agli scienziati sembrava un luogo troppo promettente per ignorarlo. Non contenti alla NASA hanno fatto di tutto affinché il rover non solo atterrasse a Jezero, ma anche nel punto più vicino possibile al famoso delta fluviale fossile.

È notizia di pochi giorni fa la prima pubblicazione scientifica che discute i dati provenienti dal nostro rover preferito, Persevarance. Il lavoro è stato pubblicato su Science, che neanche a dirlo è con Nature la più prestigiosa rivista scientifica in assoluto. Nello studio gli scienziati presentano la foto-interpretazione delle immagini ad alta risoluzione scattate dal rover nei dintorni del sito di atterraggio, chiamato Butler in onore della scrittrice di fantascienza Octavia Butler.

In diretta dal cratere Jezero, Marte: l’affioramento roccioso Kodiak osservato dal rover Perseverance. Bello vero? Sullo sfondo le colossali pareti del cratere. Crediti: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS.

L’attenzione dei ricercatori si è concentrata su un meraviglioso e isolato affioramento dalla sommità pianeggiante che si erge per una ventina di metri nella desolata piana del cratere, a un paio di chilometri dal sito di atterraggio. Il termine geomorfologico per indicare queste strutture è butte (non penso abbia traduzione in italiano). L’affioramento (Kodiak per gli amici) mostra delle belle scarpate verticali che espongono la sua struttura interna. È questa la cosa che ha fatto perdere la testa agli scienziati del team di Mars 2020. Le rocce di Kodiak sono infatti finemente stratificate, suggerendo che questa struttura geologica abbia avuto un’origine sedimentaria, probabilmente legata alla deposizione del famoso delta, a pochi chilometri di distanza.

Un’altra casella si incastra a meraviglia nel puzzle e gli scienziati tirano un sospiro di sollievo, valeva la pena spendere quei tre miliardi di dollari per mandare Percy su Marte. Jezero non è una sòla come avrebbero voluto gli invidiosi.

Prima di Mars 2020, tutto quello che sapevamo su Jezero e sul suo sistema fluviale proveniva da dati satellitari. Questa volta le evidenze ottenute da Perseverance sono state raccolte sul posto, attraverso un’osservazione scrupolosa e diretta. Sì, quelle forme osservate la prima volta 15 anni fa, appartengono proprio a un delta e Jezero ha ospitato un lago. Su questo non ci piove (da 3 miliardi di anni). In ogni caso, questo è solo il primo passo di una storia scientifica entusiasmante, che sono sicuro ci terrà con il naso all’insù ancora a lungo.

Dettagli della struttura interna di Kodiak. Sono evidenti le fitte stratificazioni. Immagini tratte dal lavoro di Mangold e colleghi.

Avrete capito che agli scienziati marziani piace sviscerare le immagini del loro pianeta preferito fino a diventare morbosi. Non gli è bastato capire che le rocce di Kodiak fossero sedimentarie per essere felici. Hanno voluto trovare il miglior analogo terrestre che permettesse di spiegare quella bella alternanza di strati orizzontali e inclinati, possibilmente tirando in ballo un contesto deltizio. Cerca che ti ricerca, i delta-conoidi di Gilbert sembrano fare al caso loro. I delta di Gilbert sono strutture sedimentarie depositate da un corso d’acqua che si immette in un bacino idrico profondo. Tipicamente si formano in contesti lacustri, dove le pendenze garantiscono correnti fluviali veloci, rendendole in grado di trasportare grandi quantità di sedimenti, anche grossolani.

Le stratificazione dei Gilbert segue un schema ben definito, da basso all’alto troviamo: (1) strati orizzontali di materiale fine, (2) strati più grossolani inclinati verso il centro del bacino lacustre, (3) strati orizzontali ancora più grossolani. Senza diventare noiosi, queste strutture testimoniano l’evoluzione del delta e il suo avanzamento verso l’interno del corpo idrico man mano che viene depositato. Se volete saperne qualcosa di più, cliccate qui o qui. Le analogie tra i delta di Gilbert terrestri e il delta di Jezero sono davvero sorprendenti, vero? Se siete dubbiosi confrontate le immagini sopra con quelle qui sotto e poi ne riparliamo. Pianeta che vai e delta che trovi? Non proprio a quanto pare.

Sezione schematica di un deposito deltizio di Gilbert. Confrontate questi disegni con le immagini di Perseverance, notate una certa somiglianza? Tratto da Winsemann et al. (2018).

L’ultima cosa e poi è finita, lo giuro (e grazie per avermi sopportato!). Le immagini di Perseverance mostrano che al di sopra degli strati più alti, si trova un deposito caotico costituito da massi e ciottoli di grandi dimensioni, anche superiori al metro. Per muovere materiale di tali dimensioni ci vogliono correnti forti, veri e propri episodi alluvionali. Non si sa con esattezza perché, le immagini di Perseverance suggeriscono che a un certo punto la situazione del lago di Jezero si è fatta un poco più movimentata.

Ciò che ha osservato Perseverance racconta che i corsi d’acqua che alimentavano il lago di Jezero sono stati per lungo tempo un tranquillo ambiente fluviale-lacustre,. A un certo punto, invece di trasportare acqua e sedimenti in modo lento e costante, i due immissari marziani hanno cominciato a vomitare all’interno del cratere vere e proprie alluvioni, portando con sé macigni che solo correnti davvero forti possono trasportare. Perché questo cambiamento? Boh… Eruzioni vulcaniche? Collasso di antichi ghiacciai? Impatti meteorici? Come sempre, quando si rimesta nel torbido è più facile trovare nuove domande invece che risposte. Vedremo se Perseverance e il piccolo aiutante volante Ingenuity riusciranno a fare luce su Jezero, le sue alluvioni e gli antichi cambiamenti climatici del Pianeta Rosso. Dite quello che volete ma Jazero è un angolo di Marte davvero straordinario.

Perseverance, Marte, Jezero: tutto bellissimo, ma perché?

Se siete arrivati fin qui significa che non sono il solo a essere affascinato da Marte e dall’esplorazione spaziale. Sono però sicuro che anche voi avrete sentito discorsi del tipo: «I soldi per Perseverance sono soldi buttati, avrebbero potuto essere spesi meglio». Bè, per me non c’è discorso più superficiale e sbagliato. In queste prime sere fredde d’autunno mi capita di alzare lo sguardo e scorgere nelle nebbie una stella luminosa rossastra. Marte. Lo osservo e subito penso a Perseverance che in quello stesso momento sta esplorando un pezzetto di Jezero, a 390 milioni di chilometri di distanza da casa.

Di cosa siamo capaci? Se davvero lo vogliamo di cose grandiose e meravigliose. La scienza è responsabile di un progresso inimmaginabile. L’esplorazione dello spazio e dei pianeti può sembrare scollegata dalle nostre esistenze terrestri, non è così. Tante tecnologie sviluppate per lo spazio sono prima o poi arrivate nelle nostre case, spesso senza che ce ne rendessimo conto.

Non dobbiamo poi dimenticare che il vizio di andare lontano non è nuovo. Già il vecchio Ulisse volle varcare le Colonne di Ercole. Oggi le frontiere della nostra conoscenza hanno preso altri nomi e direzioni, portarle un poco più in là rimane però una delle cose più umane che ci siano.

Per saperne di più:

1 Novembre 2021 – Giovanni Baccolo

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