Nemesis Project Research: Marte: il pianeta della vita?

Marte è l'indiziato numero uno per la possibile presenza di vita extraterrestre nel Sistema Solare. A meno che non sia già stata trovata...

Nonostante sia molto più piccolo della Terra, sia per massa (6,4185 x 10 22) che per diametro (6804,9 km), è il pianeta del Sistema Solare con le caratteristiche fisico-chimiche più simili alla Terra. Di fatto, presenta una inclinazione assiale (25,19•) e un periodo di rotazione sul suo asse (24 h 37 min 23 s) praticamente simili al nostro pianeta, che determinano un avvicendamento delle stagioni e temperature relativamente miti ( tra -140 C e + 20 C).

Sono presenti due piccoli satelliti, Deimos e Phobos, che hanno forma irregolare e probabilmente sono asteroidi catturati in passato dalla sua forza di gravità. Recenti studi, con le missioni automatiche, hanno dimostrato che sono presenti in orbita anche alcuni asteroidi troiani di piccole dimensioni, tra cui 5261 Eureka.

Il pianeta orbita ad una distanza media dal Sole di 228 milioni di kilometri (1,52 UA) con un moto di rivoluzione di 687 giorni, circa il doppio di quello terrestre.

Dagli studi effettuati dal magnetometro MAG/ER della sonda MARS GLOBAL SURVEYOR, Marte non presenta magnetosfera e quindi il vento solare colpisce direttamente la ionosfera. La sua atmosfera è composta per il 95% di anitride carbonica, 2,7% di azoto, 1,6% di argon, ossigeno e monossido di carbonio, ma è stata rilevata anche in grandi concentrazioni, la presenza di gas metano. Durante la stagione fredda, l'abbassamento delle temperature fa condenzare parte dell'atmosfera in sottili strati di ghiaccio o di anitride carbonica, mentre in estate sublima causando violente tempeste di sabbia che viaggiano fino a 400 km/h e spesso coprono l'intera superfice. La bassissima pressione atmosferica (1% di quella terrestre), non riesce a trattenere il calore del suolo causando repentinee escursioni termiche stagionali e tra il giorno e la notte.

Come la Terra, presenta due calotte polari prevalentemente composte da ghiaccio di acqua ricoperte da anitride carbonica solida.

La sua struttura interna ipotizzata (1), dalle analisi della sonda Mars Pathfinder combinate con quelle del Global Surveyor dovrebbero comprendere:

- un nucleo composto principalmente di ferro o completamente liquido o liquido esternamente e solido all'interno per un raggio di circa 1480 km

- un mantello roccioso composto da silicati, piu denso di quello terrestre (2,35 volte) e privo di fenomeni tettonici e vulcanici.

- la crosta, con uno spessore tra i 125 e i 50 km, ricca di ossido di ferro, basalto e silicati.

I due emisferi sono assai differenti. Si ipotizza che in quello meridionale sia avvenuto, circa 4 miliardi di anni fa, un gigantesco impatto con un corpo celeste di grande dimensione che ne ha stravolto i tratti topografici.

In passato l'attività vulcanica deve essere stata considerevolmente elevata, come dimostra il gigantesco vulcano Olympus Mons (24 km di altezza con una base di circa 600 km).

La scarsa atmosfera, impotente a frenare gli impatti e la inesistente rimodellazione naturale della crosta, ha segnato parte della superfice con oltre 43000 crateri da impatto con diametro superiore a 5 km, di cui il maggiore è il Bacino Hellas.

Il Cratere Victoria nel Meridiani Planum di Marte. Immagine presa il 18 luglio 2009 dall‘High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE). Cortesia: NASA/JPL – caltech/University of Arizona.

Marte, ha sempre esercitato un grande fascino per i moderni studiosi di astronomia e continua tutt'ora a destare grande interesse nella comunità scientifica. A rigor di logica e a detta degli scienziati della Nasa, sarà il secondo corpo celeste dopo la Luna ad essere visitato direttamente dall'uomo.

L'interesse per il Pianeta Rosso è legato alla possibilità che ospiti o che in passato abbia ospitato la vita.

Attualmente, la presenza di acqua allo stato liquido è pressoché nulla, se non ipotizzata in rarissime circostanze e questo, a causa del fatto che la pressione atmosferica è troppo bassa per trattenerla. Tuttavia, è presente sicuramente del ghiaccio d'acqua ai poli e forse grandi quantità potrebbero essere intrappolate sotto la criosfera, come evidenziato in alcune foto, in cui appare la trasudazione. Dalle immagini inviate dalle numerose sonde appaiono segni canali stretti, insenature e letti asciutti di quelli che in passato potevano essere fiumi, laghi e oceani.

Il dibattito tra gli scienziati è aperto se a crearli sia stata effettivamente l'acqua o la lava molto liquida uscita copiosamente milioni di anni fa dall'allora attivo mantello. Molti minerali, come l'ematite e la goethite sono segnali indiretti della presenza di acqua, in quanto si formano solo in sua presenza.

La presenza dell'acqua potrebbe essere utile per un futuro progetto di insediamento umano ma anche perchè rappresenta il tassello fondamentale per la nascita e lo sviluppo della vita.

Nel 1996 destò molta attenzione lo studio di un piccolo meteorite ritrovato presso le Allan Hills in Antartide, presumibilmente di origine marziana. Dall'analisi chimica venne ritrovata una molecola organica che potrebbe confermare che miliardi di anni fa sul Pianeta Rosso era iniziato il processo per la formazione e lo sviluppo della vita.

La storia delle esplorazioni

La piccola stella di colore rosso, che gli antichi soprannominarono Marte, in onore al dio omonimo della guerra, è uno dei più affascinanti e misteriosi pianeti terrestri del Sistema Solare.

Fu Galileo Galilei, il primo scienziato dell'era moderna a condurre uno studio sistematico sul pianeta Rosso.

L'occasione buona si presentò durante l'opposizione del 1610, che mostrò tuttavia ben poco se non un'immagine confusa. Christian Huygens prima e Gian Domenico Cassini nel 1666, continuarono lo studio del pianeta che gli permise di scoprire le sue bianche calotte polari e effettuare una prima stima del suo diametro, sbagliando di circa 580 km.

Dopo circa cento anni, fu William Herschel tra il 1777 e il 1783 a riprenderne gli studi, individuando la presenza di un'atmosfera e un’alternanza stagionale di tipo terrestre.

Iniziarono le prime interessanti supposizioni circa la possibile presenza di acqua allo stato liquido e di oceani. Da quel momento in poi sorse il lecido dubbio che Marte potesse ospitare la vita o addirittura una civiltà intelligente come la nostra.

Karl Friedrich Gauss, matematico tedesco, propose addirittura nel 1802 di tracciare disegni geometrici nella tundra della Siberia al fine di comunicare con questi esseri, mentre J. von Littrow, nel 1819, ipotizzò che la comunicazione interplanetaria potesse avvenire per mezzo di falò da accendere nella distesa di sabbia sahariana.

Mancava nell'uomo ancora l'idea di come si vedesse la Terra dallo spazio, cognizione che se fosse esistita avrebbe evitato a questi studiosi la formulazione di idee così strampalate. Angelo Secchi nel 1850 individuò delle gigantesce nubi a conferma dell'esistenza di un'atmosfera e Pierre Janssen (1867) suppose la presenza di vapore acqueo. Richard Proctor sembrò fermamente convinto che Marte fosse abitabile ma a dare una forte accelerazione agli studi fu Giovanni Virgilio Schiaparelli nell'opposizione del 1877.

Dopo qualche mese rese noto di aver scoperto ben 40 canali sul suolo di Marte poi e nel 1886, affermò che molti di questi avevano mutato forma o si erano addirittura divisi.
L'Europa e gli Stati Uniti erano in piena rivoluzione industriale e l'idea che laboriosi omini lavorassero senza sosta per convogliare in grossi canali la scarsa acqua marziana, iniziò a sedurre le menti degli studiosi.

L’astronomo Camille Flammarion espresse l'idea che effettivamente la civiltà marziana fosse assai progredita culturalmente (1892 in "La planète Mars et ses conditions d'habitabilité").

Il mondo in quegli anni stava cambiando velocemente e le vecchie idee pseudo-scientifiche venivano suffragate e ampliate grazie a nuovi strumenti meccanici che sfruttavano le numerose conquiste tecnologiche. Con l'astronomo Vincenzo Cerulli, sembrò cessare quell'ingenuo stupore degli studiosi sette-ottocenteschi e iniziò a vacillare l'idea che quei segni scuri fossero canali, ma in realtà soltanto errori interpretativi dovuti alla bassa risoluzione ottica.

Nel 1957, nonostante l'ormai imminente sviluppo dell'astronautica, alcuni astronomi come Giorgio Abetti, ritenevano ancora possibili su Marte piccole forme di vita vegetali che seguivano i flebili cicli stagionali.

Era l'alba della propulsione aerospaziale e la guerra fredda tra USA e URSS spinse le rispettive nazioni ad una corsa verso la spazio per dimostrare al mondo intero la propria supremazia in campo ingegnieristico, militare e scientifico.

Nel 1964 furono gli Stati Uniti a sfidare l'Unione Sovietà nella supremazia scientifica di Marte. Il Jet Propulsion Laboratory della NASA costruì le sonde gemelle Mariner 3 e Mariner 4. Il Mariner 3 venne lanciato il 5 novembre 1964 senza tuttavia nemmeno riuscire a decollare.

Il 28 novembre 1964, venne lanciata con successo la sonda Mariner 4 che raggiunse Marte il 14 luglio 1965, fornendo le prime immagini ravvicinate di un altro pianeta. Il mondo intero vide dei crateri da impatto simili a quelli lunari, alcuni dei quali sembravano ricoperti di brina o ghiaccio

La NASA continuò la missione con il progetto Mariner lanciando le sonde automatiche Mariner 6 e Mariner 7 che entrambe raggiunsero il pianeta nel 1969. Mariner 8 fallì il lancio mentre la gemella Mariner 9 entrò in orbita attorno al pianeta. Cessata l'imponente tempesta planetaria in corso, la sonda fotografò la superficie di Marte e si ritorno a parlare della possibiltà di vita, ma in tempi remoti, sulla sua superfice.

(una delle prime foto di Marte ripresa dalla sonda Mariner 4)

Nel 1969 l'Unione Sovietica fu pronta per mostrare le sue capacità tecniche nel raggiungere Marte alla stessa stregua degli americani. Tuttavia l'orbiter M-69, perse due copie durante il lancio, tramite il nuovo e potente razzo Proton. Nel 1971, ci fu un ulteriore fallimento con la sonda Cosmos 419 e finalmente si giunse al successo con le sonde Mars 2 e Mars 3. La novità di questa doppia missione, consisteva nel far atterrare due lander capaci di muoversi sul terreno. Il lander di Mars 2 venne distrutto in fase di sbarco mentre il lander di Mars 3 funzionò solo per 20 secondi dopo l'atterraggio.

Nel 1973 l'Unione Sovietica, decisa a migliorare le sue capacità tecniche inviò ben quattro sonde: gli orbiter Mars 4, Mars 5, Mars 6 e Mars 7. Solo Mars 5 ebbe successo: trasmise 60 immagini prima di avere un guasto alle comunicazioni. Una ennesima ingente spesa in termini tecnici ed economoci che fruttò poco rispetto alle attese.

(una delle immagini di Mars 5)

Gli Stati Uniti, sfruttando la vicinanza del pianeta, prepararono una nuova missione automatica con l'esperienza di aver saputo portare più volte l'uomo sulla Luna e aver acquisito una capacità tecnica elevatissima. Era il 1976 quando le celeberrime sonde Viking 1 e Viking 2 entrarono nell'orbita di Marte e entrambe inviarono un lander che effettuò con successo un atterraggio morbido sulla superficie del pianeta. Queste due missioni inviarono le prime immagini a colori del Pianeta meravigliando e entusiasmando il

mondo intero. Il lavoro di ricerca, tutt'ora valido scientificamente, ci svelò finalmente la vera natura di Marte.

Le temperature variavano tra -123 °C e +23 °C. Vennero osservate tempeste di sabbia stagionali, cambiamenti di pressione atmosferica e spostamenti di gas atmosferici tra le calotte polari. Furono condotti numerosi esperimenti scientifici che aprirono le porte all'idea non più fantascientifica di portare presto gli uomini su Marte.

(la prima foto a colori del suolo di Marte fatta dalla sonda Viking 1)

L'Unione Sovietica, nonostante fosse ormai prossima al tracollo politico del suo regime comunista sui paesi assoggettati e al tracollo finanziario per aver sperperato risorse in armamenti, nel 1988 lanciò le sonde Phobos 1 e 2 per studiare Marte e le lune Phobos e Deimos.

Anche questa volta fu un fallimento totale.

(una delle due sonde gemelle Phobs)

La sonda Phobos 1 operò normalmente fino al 2 settembre 1988 i cui non contatti non vennero mai più stabiliti, a causa di un errore nel software inviato alla sonda il 29 e 30 agosto e che disattivò i propulsori di assetto.

(il video della documentazione relativa all'anomali riscontrata dalla sonda Phobos)

La sonda Phobos 2 operò normalmente durante il percorso verso il pianeta Marte e durante l'inserimento in orbita avvenuto il 29 gennaio 1989, raccogliendo dati sul Sole, sull'ambiente interplanetario, su Marte e il satellite Phobos. Il 28 marzo poco dopo la fase finale della missione, durante la quale la sonda si sarebbe dovuta avvicinare a Phobos e rilasciare due lander, vennero persi i contatti. L'ultima trasmissione ricevuta dalla sonda includeva un filmato, rilasciato dalla ormai ex-URSS tre mesi dopo l'accaduto (e sotto la pressione delle agenzie spaziali estere coinvolte nel progetto tra le quali l'italiana ASI), nel quale si poteva distinguere chiaramente una strana sottile ellisse proiettata sulla superficie di Marte. Da allora, l'unico paese a monitorare continuamente il pianeta Rosso furono gli Stati Uniti, affiancati dall'Agenzia Spaziale Europea.

Nonostante il fallimento, nel 1992 dell'orbiter Mars Observer, la NASA lanciò il Mars Global Surveyor il 7 novembre 1996. Entrata in orbita il 12 settembre 1997, iniziò la mappatura completa del pianeta nel marzo 1999. La missione fu completata il 31 gennaio 2001 e venne estesa fino al novembre 2006 quando cessarono le comunicazioni con la sonda. Il lavoro di studio effettuato dalla sonda svelò finalmente dettagliatamente svelato i segreti di Marte e permise di pianificare meglio i siti per le successive missioni di sbarco. Dalle immagini che mostravano canali e detriti sorse la teoria che in passato ci fossero fiumi di acqua sulla superficie e che quindi il pianeta fosse molto piu caldo.

I dati del magnetometro indicarono che il campo magnetico del pianeta non era globalmente generato dal nucleo interno, ma era localizzato in particolari aree della crosta. I nuovi dati sulla temperatura e immagini ravvicinate della luna Phobos rivelarono che la sua superficie era costituita da uno strato polveroso spesso almeno 1 metro, provocato da impatti di meteoriti durante milioni di anni. I dati dell'altimetro laser fornirono invece la prima visuale tridimensionale della calotta polare dell'emisfero Nord.

(rover Sojourner in dotazione alla sonda Pathfinder)

Mars Pathfinder invece, sfruttando sempre la vicinanza del pianeta, atterrò il 4 luglio 1997 in un'antica pianura fluviale nell'emisfero nord, chiamata Ares Vallis.

Il piccolo rover Sojourner in dotazione alla sonda, viaggiò per alcuni metri attorno al sito ed esplorò la superficie di Marte in un modo che era stato eseguito precedentemente solo dai due rover Lunokhod russi sulla Luna 30 anni prima. Il Mars Pathfinder inviò 16500 magnifiche immagini e altre 550 il piccolo rover, che compì inoltre 16 analisi chimiche delle rocce e del suolo e dettagliati dati sui venti e altri fattori meteorologici.

Da allora, l'idea che Marte in un passato fosse ricco di acqua e avesse un clima caldo e umido divento praticamente una certezza. Dopo il Global Surveyor e ci furono un'altra serie di fallimenti: l'orbiter giapponese Nozomi, il Mars Climate Orbiter, il Mars Polar Lander e i penetratori Deep Space 2 della NASA.

I giorni nostri

Nel 2001 il Mars Odyssey della NASA segnò finalmente un nuovo grandioso successo per l'esplorazione marziana. Nel 2002 venne annunciato che lo spettrometro a raggi gamma e lo spettrometro a neutroni avevano trovato grandi quantitativi di idrogeno, che indicava la presenza di vasti depositi di ghiaccio d'acqua sotto al terreno marziano entro il 60° di latitudine dal polo Sud.

(Analisi della superfice che poteva ospitare l'acqua secondo le rilevazioni dell'idrogeno datte da Mars Odissey)

Il 2 giugno 2003 entrò in scena anche l'Europa nell'esplorazione di Marte con la sonda Mars Express dell'ESA. L' orbiter entrò in orbita il 25 dicembre 2003 e lo stesso giorno il lander entrò nell'atmosfera di Marte fallendo la missione. L' orbiter Mars Express confermò la presenza di ghiaccio d'acqua e di ghiaccio di anidride carbonica nel polo Sud del pianeta.

Poco dopo il lancio di Mars Express, la NASA inviò una coppia di rover gemelli. Il rover Spirit (MER-A) venne lanciato il 10 giugno 2003 e atterrò nel cratere Gusev (che si ipotizzava fosse nel passato un lago) e il rover Opportunity (MER-B) venne lanciato il 7 luglio 2003 e atterrò il 24 gennaio 2004 nel Meridiani Planum. Entrambi effettuarono ricerche geologiche.

A parte una temporanea perdita di comunicazioni con Spirit (che si crede sia stata causata da un problema alla memoria flash), che rallentò l'esplorazione di diversi giorni, entrambi i rover continuarono l'esplorazione nei rispettivi luoghi di atterraggio. Il rover Opportunity in particolare atterrò in un luogo decisamente interessante: un cratere con affioramenti di rocce. I membri del team annunciarono il 2 marzo che i dati inviati dal rover mostravano come quelle rocce fossero state in passato immerse nell'acqua e il 23 marzo venne ipotizzato che esse dovevano essere state immerse in un mare salato. Questa è la prima forte prova di una presenza di acqua liquida su Marte in passato.

Nell'ottobre del 2008, entrambi i rover sono ancora attivi ed effettuano attivamente analisi, dopo quelle note del 2006 (tra cui il primo meteorite scoperto su un altro pianeta, chiamato Heat Shield Rock), anche se iniziano a mostrarsi segni del tempo, come una ruota bloccata sul rover Spirit, entrambe continuano l'attività scientifica e di esplorazione a pieno regime.

Mappa magnetica a macchia di leopardo di Marte, di Mars Global Observer. (NASA, JPL)

Il Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) è una sonda multipurpose progettata per condurre una ricognizione e una esplorazione di Marte dall'orbita. Venne costruita al costo di 720 milioni di dollari dalla Lockheed Martin sotto la supervisione del Jet Propulsion Laboratory e fu lanciata il 12 agosto 2005. È entrata nell'orbita di Marte il 12 marzo 2006.

Il MRO contiene un insieme di strumenti scientifici come la camera HiRISE, CRISM e SHARAD. La camera HiRISE sta analizzando il terreno marziano, mentre CRISM e SHARAD cercano acqua, ghiaccio e minerali sulla la superficie. Inoltre il MRO dovrà spianare la strada alle future sonde monitorando giornalmente le condizioni meteorologiche e della superficie, cercando nuovi luoghi di atterraggio e testando un nuovo sistema di telecomunicazioni che permetterà lo scambio di informazioni ad una velocità mai raggiunta in precedenza. Il trasferimento di dati verso e dalla sonda verrà effettuato più velocemente di tutte le altre precedenti missioni interplanetarie combinate assieme e verrà usato come un importante satellite ripetitore per le missioni future.

Mappa planisferica generale creatadal National Geographic Society from MOLA observations.
(National Geographic Society, MOLA Science Team, MGS, JPL, NASA, apod010626)

Il "Phoenix Mars Lander", realizzata per la NASA dall'Università dell'Arizona, è stata lanciata il 4 agosto 2007 ed è atterrata con successo in prossimità del polo nord marziano il 25 maggio 2008.

Le prime immagini del terreno trasmesse hanno rivelato una struttura simile a quella assunta del permafrost presente sul nostro pianeta. La sonda ha fornito chiari indizi (se non ancora prove) dell'evaporazione di ghiaccio d'acqua sul sito di atterraggio ed ha eseguito inoltre analisi chimiche del terreno, rivelandone la composizione ed identificando la presenza di acqua. È stata inoltre individuata la presenza di perclorato, dato che rende il pianeta maggiormente ostile alle forme di vita di quanto non si fosse pensato in precedenza.

La missione è stata dichiarata terminata il 10 novembre 2008, dopo otto giorni di silenzio del lander seguiti al sovraggiungere dell'inverno marziano.

Il futuro dell'esplorazione marziana
Phobos-Grunt

Nel 2011, se non ci saranno ritardi, l'Agenzia Spaziale Russa, non contenta dei fallimenti di Phobos 1 e 2, lancerà la missione robotica Phobos-Grunt per ritentare l'esplorazione del satellite marziano, rimarcando la straordinaria ostinazione dei russi a raggiungere questa meta.

La missione, inoltre prevede la raccolta di un campione di roccia per riportarlo sulla Terra. (per maggiori infromazioni leggi qui)

(illustrazione della missione Phobos-Grunt)

Mars Science Laboratory

Nello stesso anno, la NASA dovrebbe lanciare il Mars Science Laboratory, e nel 2016 la NASA un rover per la missione Astrobiology Field Laboratory.

Programma Aurora

A fare le cose in grande sarà l'ESA col Programma Aurora, che prevede esplicitamente di inviare nel più breve tempo possibile una missione altamente robotizzata e l'uomo.

ExoMars, il cui lancio è previsto nel 2016, porterà un rover, mentre il Mars Sample Return (MSR), previsto per il 2020-22, raccoglierà rocce e campioni del suolo marziano per riportarli a Terra.

Il programma Aurora prevede lo sbarco di uomini su Marte nel 2030.

La possibilità di vita su Marte

Gli studi effettuati sul nostro pianeta, ci hanno innanzitutto dato le indicazioni su come nasce e si sviluppa la vita. La biologia ci insegna che alla base di ogni organismo vivente esiste la cellula, comune a tutti gli esseri viventi.

Le cellule sono racchiuse da una membrana cellulare, che permette di arrestare il passaggio di alcune molecole e di farne transitare altre, che racchiude il citoplasma, che è la parte dove avvengono quelle reazioni che permettono agli organismi di svolgere le loro funzioni vitali. Questa struttura permette alle cellule di sopravvivere negli ambienti più diversi. Inoltre il genoma, cioè la sequenza genetica conservata nei filamenti di DNA3 che costituiscono i cromosomi, si trova nel nucleo delle cellule, ed è quella parte di informazione genetica che viene trasmessa da una specie all'altra e in cui si possono notare le variazioni di patrimonio genetico che rappresentano le caratteristiche fondamentali di adattamento degli esseri viventi.

Il DNA ha il compito di trasmettere le informazioni relative alla specie dell’organismo del quale fa parte. È da qui che si sviluppa la sintesi proteica, ovvero la decodificazione dell'informazione genetica contenuta nel DNA che viene trasmessa di generazione in generazione in ogni specie; il passaggio di queste importanti informazioni avviene perché il DNA si duplica e quindi può avvenire il passaggio di informazioni alla discendenza successiva. Non è detto, però, che se esiste vita all'infuori della Terra gli organismi debbano possedere DNA, potrebbero anche avere un altro tipo di molecola che permetta il passaggio di informazioni da una generazione all'altra. Quindi la prima caratteristica fondamentale degli organismi viventi è che essi siano in grado di riprodursi e di evolversi.

È anche importante analizzare il fatto che le cellule che compongono gli organismi viventi abbiano come elemento di base l’acqua cioè che siano costituite da un'alta percentuale di questo liquido.

L'acido desossiribonucleico o deossiribonucleico (DNA) è presente in tutti gli organismi viventi. È una molecola molto importante perché trasporta l' informazione genetica necessaria alla trasmissione dei caratteri ereditari. Ogni proteina presente negli organismi viventi deriva da un processo di sintesi che trae origine dall'informazione immagazzinata nel DNA che svolgono importanti funzioni per la vita cellulare, come la trasmissione di sostanze tra l'interno e l'esterno della cellula o in altre aree del citoplasma. L’acqua infatti è molto importante perché prende parte a tantissime reazioni biochimiche.

Le proteine sono formate da atomi di carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto e zolfo, che sono un altro degli attributi fondamentali che deve possedere il sistema in cui si sviluppano organismi viventi e da quelle molecole che gli esobiologi chiamano CHONS4. Ma di grande importanza è il fatto che tutti gli organismi viventi siano accomunati dal produrre energia da ciò che assimilano attraverso le reazioni chimiche che vengono definite “metabolismo”. Per velocizzare queste produzioni di energia, che sono di per sé molto lente, gli organismi viventi hanno al loro interno degli enzimi che diminuiscono l’energia necessaria per far si che la reazione avvenga nel modo più veloce possibile. Oggi negli organismi viventi presenti sulla terra abbiamo tre tipi di processi energetici fondamentali: la fotosintesi, la respirazione e la litotrofia. Se sono alla base della vita sul nostro pianeta, potrebbero trovarsi anche in altri luoghi nello spazio e nell'universo dove esista un'altra forma di vita.

Molto importante per lo sviluppo della vita è la temperatura che deve aggirarsi tra i -50 e i 150° C, in quanto l'energia trasmessa dai raggi solari sotto forma di fotoni, permetta lo svilupparsi di diverse reazioni chimiche in ambito cellulare. Carbonio, Idrogeno, Ossigeno, Azoto e Zolfo con energia libera, sono i mattoni alla base della presenza della vita.

Nonostante siano ormai noti i processi di evoluzione e adattamento della vita, ci è ancora ignoto come essa abbia avuto origine.

Una celebre teoria, sviluppata da Arrhenius, chiamata "panspermia", attesterrbbe che i batteri possano viaggiare nello spazio e diffondersi da un pianeta all'altro e che quindi l'origine della vita sulla Terra sia di origine aliena.

Le comete e gli asteroidi, secondo recenti studi, contengono importanti biomolecole e il loro impatto sui pianeti diffonderebbe quindi il seme stesso della vita.

In tal senso, le biomolecole sviluppatesi su questi oggetti, riuscirebbero ad isolare il citoplasma per farlo resistere alla temperatura dello zero assoluto (-273 gradi C) durante i lunghissimi viaggi cometari fino al loro impatto.

(fascia di abitabilità)

Da questa analisi, gli studiosi, hanno redatto una "Fascia di abitabilità" per delineare quelle zone nel nostro e in altri sistemi solari, dove esistono le caratteristiche idonee al fiorire della vita.

Nel Sistema Solare, la fascia si estenderebbe da qualche milione di km oltre Venere, fino a pressappoco la posizione di Marte. Affinchè un pianeta mantega le possibilità di sviluppo per la vita, deve inoltre possedere un campo magnetico per schermare le nocive radiazioni solari e i raggi cosmici, deve possedere l'acqua allo stato liquido per favorire i processi cellulari, deve possedere un'orbita stabile e una buona inclinazione dell'asse, per favorire un regolare avvicendamento stagionale che consentirebbe di trattenere l'acqua allo stato liquido e la temperatura entro un livello accettabile per i legami molecolari.

Ovviamente la Terra possiede tutti questi requisiti e rientra pienamente nella fascia di abitabilità del Sole, anche se le sue caratteristiche sono mutevoli e la vita è obbligata in continuazione ad adattarsi ad essa.

Venere, nonostante sia un geoide molto simile alla Terra, non possiede molti dei requisiti fondamentali per lo sviluppo della vita. E' privo di campo magnetico, segnale che il suo nucleo è probabilmente solido, pertanto sulla superfice giungono le nocive radiazioni solari, senza che passi facilmente la luce. Il pianeta è scaldato da un estremo effetto serra fino a oltre 450 C. A questa temperatura, l'acqua non può esistere allo stato liquido ed evapora velocemente. Senza una tettonica e un vulcanismo, il pianeta risulta morto geologicamente, pertanto non è capace di creare mutamenti nell'atmosfera, che risulta densa e impenetrabile tanto da inibire i più elementari processi di fotosintesi cellulare.

Una recente ipotesi propone vite di tipo vetroso basate su legami molecolari acido-resisitenti, con caratteristiche chimico-fisiche simili al teflon o al silicone. Ma sono solo ipotesi, assai poco probabili.

Marte, nonostante sia molto più piccolo della Terra, presenta alcune caratteristiche, che permetterebbero lo sviluppo della vita o che l'hanno permessa in passato.
Nonostante sia privo di acqua allo stato liquido, le sonde ci continuano a mostrare evidenti segni della presenza di acqua in un lontano passato. Grandi letti di fiumi, vallate enormi che un tempo forse erano immensi laghi o oceani, calotte polari che seguono il ritmo stagionale, espandendosi o ritirandosi come sulla Terra, sono elementi importanti. La prima prova a favore giunse dalla sonda Viking che compì degli esperimenti biochimici con un rilascio di anidride carbonica al contatto con acqua e supernutrienti, al fine di testimoniare la possibile presenza della vita. L'esperimento diede esito positivo ma fu duramente contestato dagli scienziati.

Particolari batteri esistenti sulla Terra, potrebbero dunque vivere anche nelle estreme condizioni dell'ambiente marziano. Ma la scoperta di ematite, effettuata dalle analisi al suolo fatta dal rover di Mars Explorer, è la prova che mancava per affermare che in passato esisteva l'acqua, in quanto questo minerale si forma soltanto in presenza di acqua calda e ferro.

Nel marzo del 2004 la sonda Mars Express ha rilevato la presenza di metano nell'atmosfera di Marte, confermata più volte nel corso degli anni successivi e siccome questo gas può persistere solo per poche centinaia di anni, viene spiegata solamente attraverso un processo vulcanico o geologico non identificato o con la presenza di certe forme di vita estremofile; altri hanno spiegato che il minerale chiamato olivina in presenza di acqua potrebbe essere stato convertito in serpentina, e questo fenomeno potrebbe essere successo in qualche posto nel sottosuolo di Marte ed aver liberato abbastanza metano da poter essere stato rilevato dalle sonde.

Ancora il Mars Express nel febbraio 2005 ha segnalato la presenza di formaldeide, altro indizio di presenza di vita microbica.

Osservando le immagini satellitari, molti studiosi hanno individuato punti scuri sulle dune vicino alle regioni polari, identificandoli come segni della presenza di batteri estremofili (organismi generalmente unicellulari che prosperano in condizioni estreme).

ll rover Opportunity ha ottenuto riscontri che in un antico passato l'acqua esisteva allo stato fluido sulla superficie di Marte.

Nel dicembre del 2006 Mars Global Surveyor ha fornito le prove fotografiche che tutt'oggi l'acqua fuoriesce da fenditure lasciando tracce erosionali sul terreno. Altre fotografie hanno mostrato i letti di antichi fiumi, con isole che sorgevano al loro interno.

Figura in alto: un particolare satellitare della superfice marziana dove si suppone scorressereo fiumi di acqua; ricostruzione del NPR della medesima area con fiumi e laghi.

Nel giugno del 2008 la missione Phoenix ha testimoniato la presenza di acqua allo stato solido sul pianeta rosso. Phoenix ha lavorato su terreni vecchi di 50.000 e forse un milione di anni sperando di trovare tracce che un tempo il clima di Marte era stato più caldo.

Dopo averne sospettata la presenza, nel gennaio del 2009 è arrivata la definitiva conferma, dagli studi NASA, della presenza del metano:

Il professor Colin Pillinger spiega che "il metano e' un prodotto biologico e perche' ve ne sia su Marte e' necessario che esista una fonte capace rinnovarsi. Se si trova metano nell'atmosfera e' legittimo sospettare che vi sia una qualche forma di vita".

In passato erano state trovate tracce di acqua ghiacciata e di antichi fossili ma se la presenza di microbi attivi fosse confermata si tratterebbe di una prima assoluta per il pianeta rosso.

Conclusioni certe ancora non sono state tratte ma una cosa è certa: gli scienziati del Goddard Space Flight Center della Nasa hanno osservato su Marte stagionali emissioni di gas metano, e non escludono nè che il fenomeno possa essere la manifestazione di attivita' geologiche, nè di una 'spia' di un possibile processo biologico, tale per cui - come avviene sulla Terra - possono essere certi batteri a produrre metano.

E' quanto sostiene anche l'astrofisico Michel Mumma, autore di uno studio pubblicato domani sulla rivista scientifica Science, di cui e' stata fornita una anticipazione.

"Sulla Terra, gli organismi viventi producono piu' del 90% del metano presente nell'atmosfera, mentre il 10% e' di origine geochimica. Su Marte, il metano potrebbe essere una spia di una o dell'altra attivita' ".

Il volume delle emissioni gassose riscontrate in numerosi siti di Marte e' paragonabile a quello delle emissioni di metano sulla Terra. "L'origine di queste emissioni continua ad essere un mistero - precisa Mumma nel suo studio -. L'eta' del metano da noi riscontrato continua ad essere indefinita".

"Sono state esplorate sia l'ipotesi di un'origine geochimica, sia quella di un'origine biologica - ha aggiunto lo studioso -, ma non si e' avuto alcun consenso scientifico al riguardo".

Le due ipotesi sono prevalentemente fondate su fenomeni analoghi conosciuti sulla Terra, come nei casi in cui metano viene prodotto dal magma fuso, o in quelli - piu' rari - in cui viene prodotto da batteri.

Insomma dallo scioglimento di questo mistero, si spera presto, potranno derivare conseguenze davvero fondamentali !

Un ruolo fondamentale per la non presistenza della vita su Marte è stato giocato dal campo magnetico che come già accennato è praticamente assente. Le stime effettuate dalle sonde automatiche ci dicono che è appena 3 decimillesimi di quello terrestre. Secondo gli studi paleomagnetici, cessò di esistere ben 2 miliardi di anni fa. Il Mars Global Surveyor, ha rilevato che attualmente sono presenti soltanto dei residui locali di quello che fu il campo magnetico marziano.

L'immagine in alto è una mappa del campo magnetico di Marte nel sud del pianteta, vicino la regione di " Terra Cimmeria" e "Terra Sirenum". Le bande del campo magnetico sono orientate approssimatamente verso est. I falsi colori blu e rosso, rappresentano l'invisibile campo magnetico nella crosta marziana che puntano in opposte direzioni. Il campo magnetico sembra infatti essere organizzato in bande. Le bande che hanno magnetizzato la crosta appaiono essersi formate in passato quando Marte aveva una dinamo attiva o un nucleo di metallo completamente fuso, con il quale generava un campo magnetico globale .

Secondo alcuni ricercatori, la scomparsa del campo magnetico può essere avvenuta anche a causa dell’impatto con un grosso asteroide, che produsse un’attività vulcanica tanto violenta da cancellarlo.

Resti di particolari batteri magnetotattili, capaci cioè di spostarsi in cerca del campo magnetico per sopravvivere, sarebbero stati ritrovati all’interno di meteoriti trovate sulla Terra, provenienti da Marte.

Alcuni frammenti meteorici, sarebbero infatti caduti sulla Terra, dopo che furono espulsi da Marte a causa di un ulteriore, violento impatto meteorico.

Secondo i ritrovamenti effettuati, 34 frammenti proverrebbero dal pianeta rosso. Infatti gli studiosi ritengono che ogni 10 milioni di anni un grosso impatto sulla superficie marziana genera il rilascio di queste rocce, che viaggiano nello spazio per milioni di anni finché, attirate dal campo gravitazionale della Terra, possono finire per precipitare sul suolo terrestre, oltrepassando l'atmosfera.

Un meteorite del genere venne scoperto sulle Allan Hills, in Antartide, nel 1984 e analizzato dalla NASA con la denominazione di ALH84001.

Secondo gli scienziati si staccò da Marte circa 17 milioni per poi cadere in Antartide 13000.

Fu David McKay, a scoprire i resti di batteri fossili. Inoltre al suo interno vi erano dei globuli di carbonato, risalenti a circa 3 miliardi di anni fa, che dimostravano come la roccia a quel tempo fosse immersa nell'acqua che doveva trovarsi sulla superficie marziana. Vicino a questi globuli vi erano anche dei cristalli di magnetite, molto simili ai cristalli che vengono prodotti dai batteri terrestri magnetotattici, che agiscono in questa maniera per orientarsi nel campo magnetico esterno. Venne anche alla luce che alcuni granuli di magnetite sono allineati in duplici catene perfettamente identiche, proprio come avviene per alcuni batteri terrestri, che pur essendo degli esseri viventi semplici sono in grado di riprodursi, di muoversi, di comunicare tra loro, di organizzare sistemi difensivi, di formare colonie con la ripartizione di lavori ben specializzati e di utilizzare sensori per conoscere l'ambiente che li circonda. Era forse la prova definitiva che la vita miliardi di anni fa era assai diffusa su Marte.

Non tutti gli scienziati sono d'accordo con questa ipotesi, anche se un nuovo meteorite chiamato EETA79001, secondo gli studiosi Bogard e Johnson conteneva i medesimi requisiti, testimoniando la presenza di vita fossile.

Molte dunque sono le prove a sostegno della vita e nulla toglie che in un remoto passato si possa essere sviluppata in forme evolute e complesse. Sicuramente, la presenza del campo magnetico che schermava le radiazioni solari e la tettonica che rimodellava il territorio, favorendo col vulcanismo una temperatura piu calda, e proiettando emissioni di zolfo, azoto e carbonio nell'atmosfera, favorivano il possibile sviluppo della vita. Il Polo nord, sciogliendosi, alimentava un enorme oceano boreale, che irrorava d'acqua tramite i canali tutt'ora presenti, anche l'emisfero meridionale. L'acqua, se era presente allo stato liquido come si suppone, probabilmente la temperatura doveva essere diversi gradi sopra lo zero per molti mesi durante l'anno marziano. In tali condizioni, sarebbero dovute sorgere molte forme di vita, anche complesse. Probabilmente però, le caratteristiche del pianeta, non hanno favorito una rapida evoluzione della vita.

L'atmosfera deve aver protetto per milioni di anni la superfice dai devastanti impatti cometari e asteroidali. Con il rallentamento della rotazione differenziale del nucleo rispetto al mantello e l'affievolimento del campo magnetico, l'atmosfera iniziò a rarefarsi, bruciata dal vento solare. Gli impatti cometari sono diventati frequenti butterando la superficie, mentre l'acqua ha iniziato ad evaporare velocemente. Se la vita fosse riuscita faticosamente a sorgere, in pochissimo tempo deve essere anche svanita. Con l'arresto del nucleo e la scomparsa definitiva del campo magnetico esteso, Marte è andato velocemente verso la desertificazione, anche se, l'inclinazione orbitale ha consentito un avvicendamento stagionale e forse, l'acqua può essere rimasta racchiusa tra la crosta e il mantello in aree di nicchia, assieme a forme di vita estremamente resistenti e primitive.

Le emissioni di metano, sono le scie dell'unica, probabile presenza di batteri estremofili, adattati a sopravvivere in condizioni estreme?

Marte, per quanto abbia stimolato la fantasia di scrittori, cineasti e studiosi, non può offrire la vita complessa, perchè i requisiti che sono alla base dell'esistenza, appaioni discontinui, rari e/o mancanti. Senza i mattoni per l'esistenza di organismi complessi, sull'affascinante Pianeta Rosso, si potrà e si dovrà cercare soltanto la vita elementare, fatta da colonie di batteri.

Questo sarà pur sempre la dimostrazione che l'uomo non è solo nell'Universo?

(a cura di Arthur McPaul)

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