Intro

Per la prima volta i resoconti dell’esplorazione dei rover occuperanno una parte minore di queste pagine scegliendo di dedicare più spazio a diverse ricerche pubblicate tra gennaio e febbraio. I risultati scientifici non sarebbero mai stati possibili senza i preziosissimi dati raccolti dai nostri emissari robotici, quindi senza indugiare oltre, trasferiamoci nel Cratere Jezero: si parte!

PERSEVERANCE, PIROSSENI E SERPENTINI

 Il nostro rover ha vissuto due mesi decisamente partico¬lari, caratterizzati da poche nuove zone esplorate ma tan¬ti metri percorsi. Sembra una contraddizione? Vedremo…
Il filo delle cronache riprende da Witch Hazel Hill dove abbiamo lasciato Perseverance a metà dicembre. Nel Sol 1363 il rover aveva appena raggiunto il bordo esterno del Cratere Jezero inaugurando la North Rim Campaign. Complice la pausa natalizia, le attività di rilievo ripren¬dono il primo gennaio del nuovo anno con un’abrasione superficiale ad esporre le antichissime rocce di questa regione pronte per essere ispezionate con le macro di WA¬TSON, le rilevazioni ottiche spettrali delle MastCam-Z, e lo spettrometro a raggi-X PIXL. Seguono ulteriori analisi, rimandate di alcuni Sol, dopo di chè il rover viene fatto muovere per 136 metri verso ovest in direzione della loca¬lità Mill Brook. Da questa posizione vengono scattati vari panorami con le NavCam, tra i quali quello che vedete in doppia pagina qui sopra. Lo scatto attualmente rappre¬senta la visuale più a occidente dell’intera missione.
È il 6 gennaio e hanno inizio giorni di lavoro per gli scien¬ziati e tecnici del JPL condizionati più dai fatti in svolgi¬mento sulla Terra che su Marte: la California è flagellata da incendi devastanti e i centri di ricerca della NASA ven¬gono temporaneamente chiusi per consentire ai lavora¬tori di mettersi al riparo.

Dopo due settimane di apparente inattività, impegnate invece in verifiche dei sistemi e test, il Sol 1395 Perseve-rance torna al lavoro ed esegue una nuova abrasione. La “Bad Weather Pond”, questo il suo nome, nelle immagi¬ni acquisite mostra una grande differenza nella texture rispetto a quanto portato alla luce nell’attività di 20 Sol prima: il materiale che appariva quasi friabile ha lasciato il posto, a circa 130 metri di distanza, a una roccia parec-chio più compatta.

Se ci limitassimo a seguire la missione dando unicamen¬te importanza a quanti km vengono macinati e ignoran¬do le considerazioni delle decine di scienziati coinvolti, giudicheremmo inaspettato ciò che invece avverrà nei due giorni dopo: Perseverance, infatti, percorre la strada a ritroso e torna a Witch Hazel Hill. Nel Sol 1400 (27 genna¬io) si posiziona nell’esatto punto dell’abrasione del Sol 1375 e l’indomani esegue un prelievo di roccia.

La località dove ci troviamo, Shallow Bay, presenta delle rocce ricche di pirosseno a basso contenuto di calcio (LCP). Per i geologi è un materiale di enorme interesse e rappresenta il primo campione dell’era Noachiana (l’intervallo che va da 4,1 a 3,7 miliardi di anni fa) che Perseverance può raccogliere. Si ipotiz¬za che l’affioramento appartenga a un’estesa unità rocciosa con alto contenuto di pirosseni ma la vista dall’orbita per ora la identifica come l’unica località che esponga con simili caratteristiche, fattore esclu¬sivo che aumenta il valore scientifico del campione.
Le immagini di verifica al termine del prelievo, scat¬tate inquadrando la punta cava per svelarne il contenuto, non sembrano incoraggianti. A un primo sguardo la pun¬ta sembra vuota, ma le successive riprese con CacheCam (la camera dedicata all’osservazione dell’interno delle fiale immediatamente prima della loro chiusura) confer¬mano la presenza di campioni di materiale. Si tratta in ef¬fetti del prelievo più esiguo finora, solo 2,91 cm di roccia, ma tanto basta per dichiarare l’operazione un successo e poter così sigillare il 26esimo campione, battezzato Silver Mountain.

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Witch Hazel Hill continua a stuzzicare la curiosità degli scienziati che tre Sol dopo eseguono anche una nuova abrasione in questa località. Le analisi spettrali avevano svelato la presenza di minerali serpentini (da cui il nome Serpentine Lake). I serpentini si formano in presenza di acqua con un processo metamorfico esotermico detto serpentinizzazione nel quale la roccia di partenza (tipi¬camente olivina e pirosseni) viene ossidata e fratturata. La densità della roccia si riduce, aumenta di volume e la reazione rilascia un intenso calore molto interessante perchè potrebbe essere alla fonte del sostentamento energetico di colonie batteriche, in modo simile a quanto avviene sulla Terra in prossimità delle bocche idrotermali.
Temporaneamente soddisfatti da quanto osservato, il 3 febbraio i tecnici decidono di spostare il rover e di nuovo il rover, invece che proseguire, torna indietro verso sud ripercorrendo le sue tracce di oltre due mesi prima. Torna così verso la località Cat Arm Reservoir dove il 16 dicembre aveva eseguito la sua prima abrasione nell’àmbito dell’attuale campagna esplorativa. I ricercatori sono questa volta intenzionati a raccogliere un campione di roccia che mostra cristalli grossolani di pirosseno e feldspato, presenza di minerali coerente con un’origine magmatica.
Ma i tentativi di prelievo non vanno come sperato.
Per ben due volte, Sol 1409 e 1413, Perseverance fora la roccia e tenta di estrarre un carotaggio integro, e in entrambe le occasioni il campione si sbriciola prima di poter essere prelevato dal meccanismo della punta. Il team sceglie di rinunciare al prelievo per il quale non ci sono evidentemente le condizioni adeguate e il rover riprende la sua strada verso nord in direzione Serpentine Lake, dove, sul-la medesima roccia abrasa nel Sol 1404, il 16 febbraio sarà estratto con successo un nuovo campione roccioso.
Cosa ci aspetterà nei prossimi mesi? Probabilmente Perseverance continuerà con ulteriori brevi analisi a Witch Hazel Hill, nei dintorni di Serpentine Lake. Dopodiché sarà il momento di proseguire il percorso programmato dai piloti in accordo con i reparti scientifici, e il rover scenderà verso un’area chiamata Broom Point dove lo attendono delle rocce stratificate molto interessanti. Ma nel frattempo auguri a Perseverance che il 18 febbraio ha festeggiato i suoi primi quattro anni (terrestri) dal giorno dell’atterraggio nel Cratere Jezero.

NUBI CREPUSCOLARI NEL VIDEO DI CURIOSITY

Non è la prima volta che il rover Curiosity osserva il fenomeno delle nubi crepuscolari (chiamate anche nottilucenti) nel cielo di Marte. La rilevazione più recente risale al 17 gennaio quando la Left MastCam ha immortalato in 33 fotogrammi il transito ad alta quota di questa particolare formazione nuvolosa. La ripresa è durata 16 minuti e le immagini, tre delle quali qui presentate, sono state acquisite a intervalli di 30 secondi.
Il video, ricomposto e velocizzato dagli specialisti del JPL, è visibile nell’uscita #37 di News da Marte, il corrispettivo web della rubrica su Marte che state leggendo in questo momento (disponibile su COELUM.COM). Nell’animazione si notano le nuvole transitare prospetticamente dall’alto verso il basso mentre si allontanano da Curiosity.

Le nubi crepuscolari su Marte sono costituite da cristalli di anidride carbonica che, alle temperature presenti tra i 60 e gli 80 km di quota, forma quello che viene chiamato ghiaccio secco. L’aggettivo “crepuscolare” fa riferimento al fatto che questo tipo di nube è troppo evanescente per essere visibile di giorno e così la sua osservazione è possibile solo a ridosso dell’alba o del tramonto, quando al suolo è quasi buio e gli alti strati dell’atmosfera vengono raggiunti dalla luce del Sole. A quote leggermente inferiori, intorno ai 50 km, dove si riscontrano temperature maggiori, è invece il vapore acqueo in atmosfera a ghiacciare. Questa seconda tipologia di nubi si manifesta con la forma di pennacchi bianchi, anch’essi intuibili nel video di Curiosity ma che sfuggono purtroppo all’osservazione nei fotogrammi statici. Sono le debolissime formazioni che compaiono nella metà inferiore dell’inquadratura e si muovono in direzione opposta alle nubi crepuscolari.
Curiosity non è il primo robot marziano ad aver documentato il fenomeno delle nubi nottilucenti, il primato spetta a Pathfinder che ha eseguito la rilevazione nel lontano 1997. In seguito non ci sono stati altri avvistamenti sino al 2019, quando Curiosity le ha nuovamente osservate nel cielo sopra il Cratere Gale. Da allora gli scienziati sono diventa¬ti abbastanza bravi a prevederle sulla base dei cicli stagionali del pianeta, e questo è il quarto anno marziano di fila che riescono a documentarne la comparsa. È interessante notare come nonostante le sessioni osservative compiute in questi anni Perseverance non le abbia mai riprese da quando è atterrato nel 2021.

Gli specialisti in scienze atmosferiche ritengono che la formazione delle nubi crepuscolari sia più probabile in determinate regioni piuttosto che in altre, imponendo perciò qualche tipo di vincolo geografico. Alcune ipotesi coinvolgono dei disturbi su piccola scala chiamati onde di gravità. Per descriverle in breve, si tratta di un meccanismo di scambio di energia tra particelle appartenenti a differenti strati dell’atmosfera. Tali interazioni potrebbero portare a una riduzione delle temperature sino al punto da far congelare l’anidride carbonica, ma è un meccanismo che su Marte non è ancora stato totalmente compreso. Lo studio delle nubi nottilucenti da parte di Curiosity continuerà a produrre evidenze utili agli scienziati in tal senso.
Un dettaglio curioso del video riguarda la visuale che risulta parzialmente oscurata da un cerchio. Non è un problema di elaborazione ma il modo con cui i tecnici di Curiosity stanno affrontando il problema alla ruota portafiltri della Left MastCam, rimasta bloccata dall’autunno 2023 in una posizione intermedia tra il filtro verde e quello trasparente. Questo intoppo sta tuttora privando il rover di oltre metà del campo visivo a 34 mm oltre che della possibilità di eseguire osservazioni in varie bande spettrali d’interesse per i geologi.

UN NUOVO CRATERE CI AIUTA A CAPIRE L’INTERNO DI MARTE

Le rilevazioni del sismometro di InSight, il lander della NASA con cui si sono persi i contatti il 15 dicembre 2022, continuano a produrre nuova scienza. Il 3 febbraio sono stati pubblicati sulla rivista Geophysical Research Letters due ricerche sviluppate da dei team internazionali. Oltre ad avere in comune gli autori, numerosi dei quali hanno firmato entrambi gli articoli, i due paper condividono anche un soggetto comune: descrivono l’individuazione di un nuovo cratere grazie al satellite Mars Reconnaissance Orbiter e la correlazione della sua comparsa con una debole scossa rilevata proprio da InSight.

Non solo i terremoti ma anche gli impatti meteorici di significativa potenza producono un concerto di onde sismiche che si propagano nella crosta e nel mantello dei corpi rocciosi. Grazie al patrimonio di dati acquisiti da InSight, l’analisi spettrale di queste onde e la misura dei differenti tempi di propagazione (variabili a seconda della frequenza) stanno consentendo ai ricercatori di sviluppare un modello sempre più preciso dell’interno di Marte.
Proprio il cratere oggetto degli studi, largo 21,5 metri e individuato a 1640 km da InSight nella regione di Cerberus Fossae, ha fornito nuovi spunti interessanti ai ricercatori. Nonostante la notevole distanza, le onde sismiche sono state rilevate dal sismometro del lander con livelli di intensità significativi. Tali livelli non sarebbero stati possibili se le onde avessero viaggiato prevalentemente in superficie in quanto la crosta marziana agisce come uno smorzatore. La spiegazione elaborata in uno dei paper è che le vibrazioni abbiano preso una via differente, penetrando attraverso il mantello di Marte e trasmettendosi in questo modo sino alla posizione di InSight. Percorrendo quella che i ricercatori hanno definito una “autostrada sismica” le vibrazioni causate dagli eventi di impatto ri-escono a insinuarsi nell’interno del pianeta e propagarsi molto facilmente. La conclusione è che numerosi terremoti ad alta frequenza rilevati da InSight potrebbero essersi originati in località più distanti di quanto inizialmente ipotizzato e perciò, qualora risultino di origine meteorica, i relativi crateri andranno cercati nelle immagini d’archivio in un raggio più ampio.
La ricerca di crateri, diavoli di polvere o frane nelle immagini satellitari è stata per molto tempo un’operazione lunga e dispendiosa ma oggi fra gli strumenti che stanno aiutando i ricercatori a individuare nuove caratteristiche su Marte compaiono finalmente anche gli algoritmi di intelligenza artificiale. Dal 2021 il lavoro dei tecnici che analizzano centinaia di migliaia di immagini è supportato da tecniche di machine learning che riescono a filtrare le acquisizioni eseguite dai satelliti in orbita marziana. Il numero di immagini prodotte ogni giorno dai satelliti ha ormai superato le capacità di verifica manuale da parte dei ricercatori coinvolti, inaugurando prepotentemente l’era dei big data anche per lo spazio. A titolo di esempio, la verifica di una singola scansione della Context Camera di Mars Reconnaissance Orbiter (camera grandangolare) richiedeva sino a 40 minuti di lavoro da parte di un operatore umano. Adesso la stessa operazione viene eseguita in meno di 5 secondi da un supercalcolatore.
Anche il cratere individuato nella regione di Cerberus Fossae è stato scoperto nelle immagini grazie a questi nuovi strumenti di elaborazione, ed è attorno a questa ricerca che si è sviluppata la stesura del secondo paper. Gli scienziati hanno applicato un primo filtraggio al database di MRO e altri satelliti marziani rilevando ben 123 crateri recenti con diametri tra 1 e 22,5 metri entro 50 gradi di raggio attorno alla posizione di InSight (poco meno di 3000 km). Un’analisi successiva ha poi ridotto a 49 le potenziali corrispondenze con i dati sismometrici, e una verifica finale ha individuato l’esatto cratere permettendo le successive analisi. Ma il dato d’interesse è la grande quantità di eventi di impatto rilevati che presenta un tasso di occorrenza sino a 2,5 volte maggiore di quello precedentemente stimato per i crateri più grandi 3,9 metri. Queste informazioni permetteranno di calcolare con più precisione i potenziali rischi per i robot, gli habitat e i futuri esploratori umani.

UN NUOVO APPROCCIO PER MARS SAMPLE RETURN

Nella serata italiana di martedì 7 gennaio la NASA ha annunciato un’importante revisione del programma Mars Sample Return, destinato a portare sulla Terra i campioni raccolti dal rover Perseverance. Con un focus su costi, complessità e tempistiche, l’agenzia spaziale statunitense sta valutando due nuove opzioni per semplificare e accelerare la missione. Il progetto originale, che prevedeva il lancio di svariate missioni e un approccio in generale molto complesso, ha incontrato ostacoli significativi che abbiamo periodicamente raccontato negli appuntamenti di questa rubrica. I costi stimati avevano superato gli 11 miliardi di dollari e la data prevista per il recupero era slittata fino al 2040.
Nella conferenza di gennaio Bill Nelson, al tempo ancora amministratore della NASA (ha dato le sue dimissioni il giorno 20 dello stesso mese, data dell’insediamento del presidente Trump), ha spiegato come sia stato necessa¬rio “staccare la spina” al progetto originale e ripensare l’architettura della missione. Da aprile 2024 il team ha così lavorato su due differenti approcci: l’utilizzo di una Sky Crane e il coinvolgimento di partner commerciali.
Secondo le ipotesi la Sky Crane si baserà sulla tecnologia già impiegata con successo per l’atterraggio di Curiosity e Perseverance. L’apparato da inviare sul pianeta rosso consisterà in un lander dotato di un braccio robotico per trasferire i campioni su un piccolo razzo chiamato veicolo di ascesa (Mars Ascent Vehicle) che li lancerà verso l’orbita marziana. Da lì un orbiter, prodotto dall’Agenzia Spaziale Europea, li raccoglierà e li riporterà sulla Terra. Questa opzione offre un costo stimato di 6,6-7,7 miliardi di dollari e riduce la complessità del sistema impiegando in buona parte tecnologie già disponibili e collaudate.
La seconda possibilità al vaglio della NASA esplora l’uso di un grande lander fornito da aziende come SpaceX di Elon Musk o Blue Origin di Jeff Bezos, con un approccio che mira a sfruttare le capacità di carico elevate offerte dai veicoli commerciali di nuova generazione. I costi stimati vanno dai 5,8 ai 7,1 miliardi di dollari.

Indipendentemente dall’opzione scelta, il nuovo approccio mira a ridurre la complessità della missione e i rischi associati. È stato confermato un ruolo prioritario per il braccio robotico di Perseverance al fine di trasferire o conmunque avvicinare i campioni direttamente al lan¬der, eliminando la necessità di apparati aggiuntivi. A tal riguardo sembra così accantonata l’idea di ricorrere a due elicotteri, da alcuni anni già in fase di sviluppo sulla base del progetto di Ingenuity, dotati di un piccolo braccio robotico che avrebbero recuperato le dieci fiale rilasciate dal rover tra dicembre 2022 e gennaio 2023. La conservazione di questi campioni era stata pensata fin dal principio come un piano di riserva nell’eventualità che la vita utile di Perseverance fosse stata insufficiente a vedere un suo contributo attivo sino negli anni ’30. Ora, viste le prestazioni più che incoraggianti del rover, si è perciò accettato di contare sino in fondo sulla sua affidabilità.
Tra le innovazioni chiave discusse per il lander di Mars Sample Return c’è l’introduzione di un sistema di alimentazione a radioisotopi che prenderanno il posto dei pannelli solari, garantendo operatività anche durante le stagioni delle tempeste di polvere marziane. Riguardo al tragitto di ritorno verso Terra, e in particolare nel trasfe¬rimento orbitale, è stata scartata l’idea di un passaggio intermedio nell’ampia orbita cis-lunare. Questo avrebbe comportato ulteriori costi e complessità aggiuntiva a cui viene invece preferito il ritorno diretto verso il nostro pianeta.
La NASA prevede di scegliere definitivamente l’architettura della missione entro la metà del 2026. Le missioni di lancio potrebbero avvenire già nel 2030 per quanto riguarda l’orbiter di ritorno a marchio ESA e nel 2031 per il lander. Questo permetterebbe di recuperare i campioni entro la metà del prossimo decennio, in anticipo rispetto alle previsioni più aggiornate del piano originale. L’ex amministratore Nelson ha evidenziato che già a partire da quest’anno sarà necessario uno stanziamento di almeno 300 milioni di dollari da parte del Congresso per evitare ulteriori ritardi.
Un tema cruciale emerso durante la conferenza è la com¬petizione con la Cina che ha annunciato piani per una propria missione di recupero di campioni marziani già addirittura entro la fine del decennio. La NASA tiene a sottolineare la superiorità scientifica del proprio approccio e l’impareggiabile variabilità geologica che Perseverance sta collezionando nei propri campioni, ma la pressione per accelerare il progetto è evidente. “Non possiamo lasciare che il primo ritorno di campioni avvenga su una navicella cinese” ha chiosato Nelson, non nascondendo il peso politico del programma.

FORSE ABBIAMO SCOPERTO PERCHÉ MARTE È ROSSO

Ci siamo sempre sbagliati sull’origine del colore del pianeta?
Una nuova ricerca ha sfruttato lo stato dell’arte delle conoscenze su Marte e i potenti strumenti con cui NASA e ESA studiano da decenni la sua superficie. Siamo così probabilmente venuti a capo del mistero che nei millenni ha indotto innumerevoli popoli ad associare il Pianeta Rosso al sangue, la guerra e la violenza. E tutto per colpa di banale…ruggine.

Primo autore dello studio, pubblicato a febbraio sulla rivista Nature Communications, è il ricercatore post-doc Adomas Valantinas che ha iniziato il suo lavoro all’Università di Berna e l’ha concluso alla Brown University in Rhode Island.
Sino ad ora si riteneva che l’ossido di ferro, il composto abbondantissimo su Marte e che conferisce il caratte¬ristico colore, si fosse generato in un’epoca posteriore a quella in cui il pianeta aveva ospitato acqua allo stato liquido, quindi in un ambiente cosiddetto iper-arido, condizioni ambientali che permettono la formazione di un particolare ossido chiamato ematite che si produce dall’interazione del ferro con l’ossigeno atmosferico. Le osservazioni spettrali da satellite e con gli strumenti ottici in dotazione ai rover fallivano nell’individuazione diretta di acqua nella firma chimica delle rocce, quindi la genesi secca nel periodo Amazzoniano (stimato da 3 miliardi di anni fa ai giorni nostri) è stata la conclusione più cauta a cui giungere sebbene la questione restasse aperta. La risposta porta infatti con sé implicazioni importanti relative alla possibile, antichissima, abitabilità di Marte.
Il recente studio ha fatto un passo avanti inedito riuscen¬do a ricreare sulla Terra un fedelissimo campione di suolo marziano. I ricercatori hanno replicato non solo la chimi¬ca ma persino la dimensione delle particelle.
Un dettaglio importante reso possibile grazie all’uso di un sofisticato “macinino” in grado di produrre granelli di dimensioni inferiori al micron.
Le indicazioni sulle dimensioni arrivano grazie al satellite ESA Trace Gas Orbiter, la cui particolare or-bita consente l’osservazione delle regioni di Marte in svariate condizioni di illuminazione e da vari an-goli, condizioni favorevoli per stimare dimensione e composizione delle particelle.

Come dei cuochi che tirano a indovinare gli ingredienti di una ricetta, i ricercatori hanno fatto espe-rimenti con nove diversi tipi di ossidi di ferro in proporzioni variabili rispetto al basalto. Ogni tentativo di miscela tra roccia e ossidi è stato poi analizzato confrontando misurazioni in situ, orbitali e in laboratorio, queste ultime eseguite con strumenti che replicano fedelmente le capacità di misura su Mar-te. Il risultato è stato che una miscela superfine di basalto e ferridrite in rapporto 2:1 si sovrappone in modo praticamente perfetto agli spettri ottici che abbiamo rilevato negli anni. Gli apparati che hanno prodotto le misure di riferimento sono parecchi: IMP di Mars Pathfinder, PANCAM di Opportunity e MER di Curiosity relativamente alle analisi in superficie; OMEGA di Mars Express e CRISM di Mars Reconnaissance Orbiter per quanto riguarda le rilevazioni satellitari.
La ferridrite, il composto che ha fornito una perfetta aderenza alle curve spettrali, è un altro tipo di ossido di ferro che, a differenza dall’ematite, si forma in presenza di acqua allo stato liquido. La sua formazione è legata strettamente al passato in cui Marte abbondava di acqua, permettendo di datare molto presto nella sua storia la formazione di questo composto. Inoltre i ricercatori hanno dimostrato, tramite esperimenti di laboratorio e calcoli cinetici, che la struttura cristallina debole della ferridrite è sufficientemente solida da conservarsi stabile per miliardi di anni nelle attuali condizioni di deserto arido che Marte presenta. Le rocce ricche di ossidi si sarebbero prodotte in prossimità di mari e laghi, e successivamente rotte e polverizzate nell’arco di miliardi di anni. A questo punto i venti le avrebbero facilmente distribuite sull’intera superficie del pianeta.
I geologi planetari aspettano con interesse i risultati delle prossime analisi sul suolo marziano, sia quelle che svolgerà Rosalind (il rover dell’ESA che potrebbe vedere il lancio nel 2028) che quelle sui campioni di Mars Sample Return. Perseverance ha già messo al sicuro un campione di regolite che tra qualche anno ci permetterà di svelare quanta ferridrite contiene e rispondere alle domande
sulla storia dell’acqua, e forse della vita, su Marte.

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L’ARTICOLO E’ PUBBLICATO IN COELUM 273