Indice dei contenuti
Intro
In questo appuntamento affronteremo una panoramica dettagliata delle recenti esplorazioni del rover Perseverance su Marte, focalizzandosi sull’indagine geologica di Witch Hazel Hill e l’inizio delle attività nella regione Krokodillen. Dopo aver analizzato strati rocciosi chiari e scuri, il rover ha effettuato il carotaggio “Bell Island”, che ha rivelato campioni ricchi di sferule ma ha comportato difficoltà tecniche sia durante la perforazione sia nella conservazione del campione, poi parzialmente risolta. La gestione delle fiale viene ora affrontata con una strategia flessibile, vista la scarsità di contenitori rimasti. Osserveramo anche l’individuazione di nuove aree ricche di argille, carbonati e olivina che potrebbero fornire importanti indizi sulla passata presenza di acqua e sulla possibilità di tracce di vita. Viene celebrato inoltre il Sol 1500 con un autoscatto del rover e la fortuita cattura di un diavolo di polvere. Tra gli eventi scientifici di rilievo figura la prima osservazione confermata di un’aurora verde marziana in luce visibile, registrata nel Sol 1094. Chiude l’articolo l’analisi di un’immagine notturna con la luna Deimos e le stelle del Leone, frutto di un’elaborazione ad alta risoluzione. Si parte!
Perseverance: su e giù per Witch Hazel Hill
L’ARTICOLO COMPLETO è riservato agli abbonati alla versione digitale. Per sottoscrivere l’abbonamento Clicca qui. Se sei già abbonato accedi al tuo account dall’Area Riservata
[swpm_protected for=”3″]
Sono ormai alcuni mesi che il rover ha iniziato l’esplorazione di Witch Hazel Hill, un affioramento roccioso al confine del cratere Jezero caratterizzato dall’alternanza tra strati chiari e scuri. Il 10 marzo è stato effettuato un campionamento in quest’area, con l’obiettivo specifico di analizzare una porzione degli strati rocciosi chiari. Il carotaggio, denominato Main River (vedi Coelum Astronomia n°274) ha svelato che le zone chiare della regione sono composte da frammenti rocciosi più piccoli rispetto a quelli prevalenti nelle aree scure. A volte, queste rocce grossolane contengono sferule, particolarmente rilevanti per il team scientifico in quanto potrebbero offrire preziosi indizi sui processi che hanno originato la formazione di questi strati.
Le verifiche degli strati scuri sono avvenute inizialmente tramite abrasioni. La prima di esse è stata eseguita su “Puncheon Rock” e un secondo tentativo, meno fortunato, compiuto nel Sol 1456 (25 marzo) sulla locazione “Wreck Apple”. Wreck Apple è un ripido promontorio roccioso e rappresenta con ogni probabilità una delle zone più insidiose affrontate da Perseverance durante la missione: il terreno, irregolare e frastagliato, sale fino a un breve crinale che domina una valle sabbiosa situata a meno di mezzo chilometro verso ovest. Un panorama mozzafiato ma comprensibilmente fonte di qualche preoccupazione in più del solito per i piloti del rover, impegnati a controllare un delicato mezzo robotico a decine di milioni di chilometri di distanza.
Ma come anticipato, a dispetto del rischio (ovviamente calcolato), l’abrasione non ottiene il risultato sperato. L’operazione dura molto meno degli usuali 20 minuti, venendo interrotta prematuramente dopo appena 7. È possibile che durante le fasi iniziali il sistema abbia rilevato un avanzamento insufficiente della punta legato a un’eccessiva durezza della roccia, optando così per il blocco delle operazioni. Non è una novità o qualcosa di cui preoccuparsi, ma solo una delle svariate occasioni in cui Marte si mostra “geloso” dei suoi segreti.
Nei Sol successivi il rover viene fatto spostare per circa 80 metri verso sud in direzione della regione Port Anson e qui il 12 aprile esegue un’abrasione di successo nella località “Strong Island”. Questa zona, individuabile in alto nella mappa come il vertice ovest del piccolo “triangolo” delineato dai percorsi bianchi di Perseverance, mostra chiaramente il contatto tra unità geologiche di differente colore. L’abrasione rivela significative differenze nella composizione rispetto alle rocce chiare di Witch Hazel Hill, ma non vengono rinvenuti i frammenti grossolani e ricchi di sferule che i ricercatori hanno messo nel mirino per un potenziale prelievo.
Non sembra un punto dove proseguire con ulteriori investigazioni, quindi al termine delle osservazioni fotografiche si può tornare verso nord dove erano già state individuate nuove aree da esplorare. Qualche giorno dopo vengono così raggiunte “Pine Pond” e “Dennis Pond” e il 18 aprile viene eseguita l’abrasione “Hare Bay”.
I rilievi sulla roccia portata alla luce finalmente rivelano la presenza di sferule in questa regione. È un’ottima notizia e pochi Sol più tardi, il 22 aprile, arriva il via libera per sfoderare nuovamente il trapano ma stavolta impiegando una delle punte dedicate a prelevare un campione che avrebbe riempito la 29esima fiala del rover. Sarà andato tutto liscio?
La Punta nella Roccia
Al termine dell’operazione di prelievo di “Bell Island”, quando i dati hanno cominciato ad arrivare sulla Terra è apparso chiaro che Perseverance era riuscito a forare la roccia ma si era fermato prima di ritrarre il trapano e conservare il campione. Si è così scoperto che quella roccia particolarmente dura, ben diversa dalle rocce friabili incontrate sul bordo superiore del cratere, aveva messo severamente alla prova il trapano e l’intero sistema di stabilizzazione lasciando la punta incastrata nel terreno. Dopo diversi giorni di interventi da parte dei tecnici, il 29 aprile l’emergenza è stata finalmente risolta e l’estrazione della punta è stata confermata come riuscita.
La conservazione del campione di roccia restava però irrisolta: gli scatti di CacheCam, la fotocamera che documenta i campioni prima di sigillarli, hanno mostrato che il frammento era troppo voluminoso per la fiala, rendendone impossibile la chiusura. Anche il transito nella “stazione di compattamento” si è rivelato inutile, poiché non c’erano polveri da comprimere ma un blocco di roccia solida.
Anziché scartare l’intero carotaggio e procedere immediatamente con un nuovo prelievo, i tecnici del JPL hanno adottato una soluzione alternativa: la fiala è stata reinserita nel trapano e, attraverso movimenti controllati del braccio robotico, si è cercato di far cadere a terra uno o più frammenti di roccia per liberare spazio sufficiente all’interno del contenitore. L’operazione, eseguita nel Sol 1497 (6 maggio), si è conclusa con il ritorno della fiala alla stazione di osservazione di CacheCam. Qui, grazie a un cambiamento nel punto di messa a fuoco, è stato confermato che il volume del campione si era ridotto a sufficienza, pur mantenendo una porzione significativa del materiale originario.
Si osservano a tal proposito le due foto acquisite da CacheCam: nell’immagine di sinistra la fiala è completamente piena e la messa a fuoco sul bordo esterno coincide con il livello del campione; nell’immagine di destra il livello del campione è stavolta molto più in basso (di circa 5 cm) rispetto al bordo del contenitore, e quest’ultimo risulta perciò fortemente fuori fuoco. È grazie alla stretta profondità di campo di CacheCam e al braccio robotico del Sample Handling Arm, incaricato di spostare verticalmente il campione a passi di 1 cm, che è possibile ottenere una stima del volume dei campioni raccolti da Perseverance.
Al momento della chiusura dell’articolo il campione “Bell Island” non è stato ancora sigillato. Un scelta parte della nuova strategia di gestione delle fiale rimanenti che sono ormai relativamente poche rispetto alla parte di missione che Perseverance ha ancora davanti a sé.
Decisioni Difficili Attendono gli scienziati
Attualmente Perseverance ha messo da parte un campione atmosferico, 2 campioni di regolite e 26 carotaggi di roccia di cui 25 già sigillati. L’unico campione ancora aperto è, come descritto poc’anzi, proprio “Bell Island” con le sue preziose sferule. Se nel prossimo futuro il team scientifico individuasse un campione di maggior valore, non sarà un problema far eseguire al rover la sequenza di operazioni per rimuovere il tubo dall’alloggiamento e svuotarne il contenuto.
Katie Stack Morgan, scienziata nel team di Perseverance, spiega che «esploriamo Marte da oltre quattro anni e ogni singolo tubo riempito racconta una storia unica e affascinante. Ci restano sette tubi vuoti e un lungo viaggio davanti a noi, quindi per ora terremo alcune fiale — inclusa quella con il campione di “Bell Island” — non sigillate. Questa strategia ci dà la massima flessibilità mentre proseguiamo la raccolta di rocce».
Tra le considerazioni da affrontare vi è anche il rischio che una fiala lasciata aperta troppo a lungo possa subire contaminazioni, compromettendo così la qualità scientifica del campione raccolto. Sempre Morgan ci rassicura: «l’ambiente all’interno del rover è stato costruito secondo rigorosi standard di pulizia, inoltre il tubo è posizionato nel suo alloggiamento in modo da ridurre al minimo la possibilità che materiale esterno vi entri durante attività come la guida o altri campionamenti». È possibile che piccole quantità residue di un campione scartato possano contaminare il campione successivo, ma questo non suscita preoccupazioni e gli svantaggi sono in ogni caso superati dai benefici di poter selezionare e raccogliere di volta in volta i materiali di maggior interesse.
Questa nuova strategia di gestione dei campioni è stata avviata contemporaneamente con l’inizio dell’esplorazione di una nuova regione del bordo del cratere Jezero, “Krokodillen”. Il nome fa riferimento all’omonima cresta montuosa nell’isola Prins Karls Forland, situata a occidente dell’arcipelago delle isole norvegesi delle Svalbard.
Le indagini svolte con le osservazioni orbitali avevano già rivelato la presenza di argilla nelle antiche rocce della regione Krokodillen. La presenza di acqua liquida è indispensabile per la formazione di argille, e questo sembra già dare importanti indicazioni sulla storia passata di queste aree. Se altre argille venissero trovate qui, ciò confermerebbe l’ipotesi che in un lontano passato, anteriore persino alla formazione del cratere Jezero a seguito dell’impatto di un asteroide, Marte ospitasse abbondante acqua liquida. Inoltre, sulla Terra, i minerali argillosi sono noti per la loro capacità di preservare vari composti organici considerati, per usare una terminologia abusata ma sintetica, i “mattoni della vita”. Ken Farley, vice coordinatore scientifico del progetto, ha spiegato che «le rocce di Krokodillen si sono formate durante il periodo geologico più antico di Marte, detto Noachiano, e sono tra le più antiche mai studiate sul pianeta». Il potenziale rinvenimento di biosignature, o ‘firme biologiche’, in questa zona sarebbe quindi legato a un’epoca diversa e più antica rispetto ai materiali individuati l’anno scorso nelle “macchie di leopardo” delle rocce di Cheyava Falls (si veda Coelum Astronomia 270).
I dati raccolti dagli orbiter marziani indicano che i margini esterni di Krokodillen potrebbero contenere anche olivina e carbonati. Questi ultimi sulla Terra si originano solitamente da una reazione tra rocce, acqua liquida e anidride carbonica disciolta, risultando sia custodi di fossili di antichi microbi che affidabili registri in cui sono custodite informazioni sul clima del passato.
Le attività di rilevamento a Witch Hazel Hill si sono concluse a metà maggio, momento in cui Perseverance è entrato nel settore denominato “Forlandet” e ha iniziato il tragitto verso Krokodillen, affrontando lunghe sessioni di spostamento quotidiano. I paesaggi incontrati lungo il cammino si presentano nettamente differenti: ai massi affioranti di Witch Hazel Hill subentrano formazioni rocciose levigate dal vento, intervallate qua e là da basse dune di sabbia e regolite. Nel Sol 1512 (22 maggio) il rover raggiunge il punto più a sud-ovest della regione, denominato “Fallbreen”. L’indomani esegue anche un’abrasione superficiale finalizzata a indagare meglio questo affioramento roccioso e confrontarlo con “Copper Cove”, un sito ricco di olivina analizzato 10 giorni prima e quasi 500 metri più a nord. La comparazione offrirà un punto di vista in più sull’unità geologica ricca di olivina e carbonati che si estende per centinaia di chilometri a ovest del cratere Jezero. Comprendere come si siano formate queste rocce potrebbe avere profonde implicazioni per la storia geologica di questa regione che abbiamo solamente iniziato a tentare di leggere.
Un nuovo selfie per i 1500 Sol di missione
Il 10 maggio, Sol 1500 di missione, Perseverance si è scattato il quinto autoscatto da quando è su Marte. Per celebrare questo particolare compleanno il rover ha impiegato la camera WATSON, montata sull’estremità del braccio robotico, e muovendo questa appendice secondo una precisissima tabella di posizioni ha scattato 62 foto di sé stesso e dei suoi dintorni. Però nell’immagine finale, frutto dell’assemblaggio di questo mosaico a 360 gradi, non c’è traccia del braccio. Questo perché, proprio come faremmo noi scattandoci una foto con un bastone da selfie, i tecnici programmano i movimenti del braccio in modo che risulti sempre fuori dall’inquadratura.
Negli istanti delle acquisizioni c’è stata anche una comparsata imprevista: distante 5 km verso nord, un grande diavolo di polvere è stato immortalato in una delle immagini ed è visibile in lontananza nella parte sinistra dell’immagine come una macchia chiara. La stima delle sue dimensioni è notevole, addirittura 100 metri di larghezza (vedi immagine di copertina di questo articolo). Sebbene siano ormai innumerevoli gli avvistamenti dei dust devil, monitorati quasi quotidianamente tramite specifiche rilevazioni con le camere di navigazione, è la prima volta il fenomeno viene ripreso con la camera WATSON. Del resto lo strumento di acquisizione è pensato principalmente per l’osservazione ravvicinata del terreno e la verifica degli apparati esterni del rover, quindi è raro che venga rivolto verso il paesaggio. Le probabilità di avvistare un diavolo di polvere erano aumentate dal fatto che, nel mese di maggio, Marte stava attraversando il culmine della stagione calda: questi vortici, di dimensioni variabili, sono infatti strettamente connessi alle temperature elevate della superficie marziana.
Sul terreno davanti al rover si individua inoltre una macchia circolare scura. Non si tratta di una caratteristica naturale o propria del terreno ma dello stesso foro che pochi giorni prima Perseverance ha eseguito per prelevare il campione “Bell Island”.
La prima osservazione di un’aurora marziana nel visibile
I lettori e le lettrici più assidue di Coelum potrebbero ricordare un paragrafo intitolato in modo simile nel numero 269 della nostra rivista. Al tempo avevamo documentato la rilevazione di cui nel titolo grazie ai risultati elencati nel lavoro intitolato First Detection Of Visible-Wavelength Aurora On Mars (Knutsen, McConnochie, Lemmon et al., 2024) presentato alla decima International Conference on Mars. Il 15 maggio l’articolo è stato finalmente pubblicato e grazie a questa versione estesa possiamo aggiungere alcuni elementi.
Il 15 marzo 2024, il brillamento di intensità C4.9 originato dalla macchia solare AR3599 ha causato una potente espulsione di massa coronale (CME dall’acronimo inglese) che dal Sole ha viaggiato sino a Marte dove un’intera flotta di apparati era pronta a intercettare un fenomeno sino a quel momento solo teorizzato: l’emissione alla lunghezza d’onda di 557.7 nm, legata all’ossigeno atomico eccitato che anche sulla Terra produce il colore verde comunemente associato alle aurore.
Attraverso modelli matematici, il gruppo di lavoro guidato da Elise W. Knutsen ha calcolato l’angolo ottimale con cui tentare l’osservazione dell’aurora dovuta alle SEP (solar energetic particle) in arrivo e massimizzare così la possibilità di rilevazione con lo spettrometro della SuperCam e le camere MastCam-Z.
La collaborazione tra team diversi è stata cruciale, garantendo l’opportunità di selezionare un fenomeno con intensità sufficiente a produrre l’agognata emissione verde. Il Moon to Mars Space Weather Analysis Office e il Community Coordinated Modeling Center hanno contribuito fornendo e analizzando in tempo reale i dati sulle eruzioni solari, producendo le simulazioni di espulsioni di massa coronale e stimando i tempi d’impatto. Quando è stata diramata l’allerta per la CME di metà marzo 2024 e «ne abbiamo visto l’intensità» – commenta Knutsen – «abbiamo supposto potesse generare un’aurora sufficientemente luminosa per essere rilevata dai nostri strumenti».
Alcuni giorni dopo, l’espulsione di massa coronale è giunta su Marte dove ha prodotto il fenomeno atteso e splendidamente documentato da Perseverance: un debolissimo bagliore verde presente quasi uniformemente in tutto il cielo esattamente alla lunghezza d’onda di 557.7 nm. L’arrivo della CME è stato confermato indipendentemente dagli strumenti a bordo dei satelliti MAVEN della NASA e Mars Express dell’ESA.
«Le osservazioni dell’aurora nella luce visibile effettuate da Perseverance confermano un nuovo modo di studiare questi fenomeni, complementare a quanto possiamo osservare con i nostri orbiter marziani», ha dichiarato sempre Katie Stack Morgan. «Una comprensione più approfondita delle aurore e delle condizioni attorno a Marte che ne determinano la formazione è particolarmente importante mentre ci prepariamo a inviare lì, in sicurezza, degli esploratori umani».
Questa rilevazione di successo, eseguita nel Sol 1094 della missione di Perseverance, è stata solo una di quattro simili osservazioni che hanno tentato di rilevare il fenomeno dell’aurora nel cielo di Marte. Gli altri tentativi, eseguiti nei Sol 790, 900 e 1108, sono falliti ma hanno fornito dei profili di segnale medio indispensabili per discriminare l’eccesso nel canale verde dovuto all’aurora.
Alba Marziana con Deimos e il Leone
Il rover Perseverance ci regala un’altra splendida immagine catturata prima dell’alba del Sol 1433 (1 marzo 2025) all’ora locale 4:27. Sull’orizzonte est viene immortalata la piccola luna marziana Deimos, dal diametro medio di appena 12 km e in quel momento distante circa 22000 km dal rover.
I tecnici del JPL che hanno elaborato l’immagine riportano che la foto è il risultato di 16 singole acquisizioni eseguite con la Left NavCam e combinate direttamente dal computer di bordo prima della trasmissione verso la Terra. Per ciascuno scatto la camera di navigazione è stata impostata sul tempo massimo di acquisizione di 3.28 secondi, producendo così un’immagine che copre un intervallo complessivo di poco più di 52 secondi. Il campo inquadrato è di 90×70°.
L’aspetto nebbioso dell’immagine è dovuto alla ridotta luminosità della scena che ha richiesto significativi interventi di elaborazione. È visibile un marcato disturbo digitale, dovuto sia al rumore elettronico del sensore sia all’impatto di raggi cosmici sullo stesso. Quest’ultimo tipo di disturbo è visibile come corte scie di pixel luminosi e non è difficile trovarne degli esempi visionando l’immagine a piena risoluzione disponibile nelle pagine della NASA.
Uno zoom spinto dell’immagine è in grado di rivelare ulteriori dettagli aggiuntivi. La profondità di risoluzione è dovuta al fatto che l’acquisizione non è stata ridimensionata dal computer di bordo di Perseverance ed è stata inviata alla massima risoluzione permessa dalla NavCam, 5120×3840 pixel.
Andando ad indagare nelle vicinanze di Deimos si individuano due corte scie non dovute a raggi cosmici. Si tratta delle tracce prodotte da Regolo e Algieba, due tra gli astri più luminosi della costellazione del Leone.
Vale la pena notare che Deimos, a differenza delle due stelle che hanno prodotto una scia di circa 0.2° mentre tramontavano verso ovest, appare invece praticamente immobile. Ciò è conseguenza principalmente del periodo orbitale del satellite attorno al suo pianeta pari a circa 30 ore e 20 minuti. Si tratta di un tempo comparabile con quello del giorno marziano (24 ore e 39 minuti) e il risultato è che, visto dalla superficie di Marte, Deimos impiega circa 5,34 giorni marziani ad attraversare tutto il cielo e tornare nello stesso punto rispetto a un osservatore stazionario. Durante questo tempo il suo moto apparente, in direzione concorde con quello delle stelle, è estremamente lento e di conseguenza inesposizioni moderatamente lunghe come quella qui analizzata il satellite appare come un luminosissimo punto fisso.
È ben diversa invece la traccia apparente per Fobos, l’altro satellite di Marte, che si trova su un’orbita più bassa e molto più veloce nel suo movimento retrogrado compiendo una rivoluzione attorno al pianeta in appena 7 ore e 39 minuti. Il risultato è che il satellite sembra muoversi in cielo in direzione opposta al moto delle stelle, sorgendo a ovest e tramontando a est.
[/swpm_protected]
