L'antico Marte aveva le giuste condizioni per la vita sotterranea, suggerisce una nuova ricerca

Un nuovo studio mostra la prova che l'antico Marte probabilmente aveva un'ampia scorta di energia chimica affinché i microbi potessero prosperare sottoterra.

“Ci siamo mostrati, basato su calcoli di fisica e chimica di base, che l’antico sottosuolo marziano probabilmente aveva abbastanza idrogeno disciolto per alimentare una biosfera sotterranea globale," disse Jesse Tarnas, uno studente laureato alla Brown University e autore principale di uno studio pubblicato nel Lettere di scienze della Terra e Planetarie. “Le condizioni in questa zona abitabile sarebbero state simili a quelle dei luoghi sulla Terra dove esiste la vita sotterranea”.

La Terra ospita i cosiddetti ecosistemi microbici litotrofici del sottosuolo, in breve SliME. Mancanza di energia dalla luce solare, questi microbi sotterranei spesso ottengono la loro energia staccando gli elettroni dalle molecole negli ambienti circostanti. L’idrogeno molecolare disciolto è un grande donatore di elettroni ed è noto per alimentare gli SLiME sulla Terra.

Questo nuovo studio mostra che la radiolisi, un processo attraverso il quale la radiazione scompone le molecole d'acqua nelle loro parti costituenti idrogeno e ossigeno, avrebbe creato molto idrogeno nell’antico sottosuolo marziano. I ricercatori stimano che le concentrazioni di idrogeno nella crosta circostante 4 miliardi di anni fa sarebbero state nell’intervallo di concentrazioni che sostengono oggi abbondanti microbi sulla Terra.

I risultati non significano che la vita esistesse sicuramente sull’antico Marte, ma suggeriscono che se la vita avesse davvero inizio, il sottosuolo marziano aveva gli ingredienti chiave per sostenerlo per centinaia di milioni di anni. Il lavoro ha anche implicazioni per la futura esplorazione di Marte, suggerendo che le aree in cui è esposto l’antico sottosuolo potrebbero essere buoni posti per cercare prove della vita passata.

Andare sottoterra

Dalla scoperta decenni fa di antichi canali fluviali e fondali lacustri su Marte, gli scienziati sono stati stuzzicati dalla possibilità che il Pianeta Rosso possa un tempo aver ospitato la vita. Ma mentre le prove dell’attività idrica passata sono inconfondibili, non è chiaro per quanta parte della storia marziana l’acqua sia effettivamente fluita. I modelli climatici all’avanguardia per il primo Marte producono temperature che raramente superano lo zero, il che suggerisce che i primi periodi umidi del pianeta potrebbero essere stati eventi fugaci. Questo non è lo scenario migliore per sostenere la vita in superficie a lungo termine, e alcuni scienziati pensano che il sottosuolo potrebbe essere una scommessa migliore per la vita marziana passata.

“La domanda allora diventa: Qual era la natura di quella vita sotterranea?, se esistesse, e da dove ha preso la sua energia?" disse Jack Mustard, un professore del Dipartimento della Terra di Brown, Scienze ambientali e planetarie e coautore dello studio. “Sappiamo che la radiolisi aiuta a fornire energia ai microbi sotterranei sulla Terra, quindi ciò che Jesse ha fatto qui è stato portare avanti la storia della radiolisi su Marte.

I ricercatori hanno esaminato i dati dello spettrometro a raggi gamma che vola a bordo della navicella spaziale Mars Odyssey della NASA.. Hanno mappato l’abbondanza degli elementi radioattivi torio e potassio nella crosta marziana. Sulla base di quelle abbondanze, potrebbero dedurre l'abbondanza di un terzo elemento radioattivo, uranio. Il decadimento di questi tre elementi fornisce la radiazione che guida la decomposizione radiolitica dell’acqua. E perché gli elementi decadono a velocità costante, i ricercatori potrebbero utilizzare le abbondanze moderne per calcolare le abbondanze 4 con componenti che includono principalmente silicati di ferro e magnesio. Ciò ha dato al team un’idea del flusso di radiazioni che sarebbe stato attivo per guidare la radiolisi.

Il passo successivo è stato quello di stimare quanta acqua sarebbe stata disponibile per eliminare quella radiazione. Le prove geologiche suggeriscono che ci sarebbero state molte acque sotterranee che gorgogliavano nelle rocce porose dell’antica crosta marziana. I ricercatori hanno utilizzato misurazioni della densità della crosta marziana per stimare approssimativamente la quantità di spazio dei pori disponibile per il riempimento dell’acqua..

Finalmente, il team ha utilizzato modelli geotermici e climatici per determinare dove sarebbe stato il punto ideale per la vita potenziale. Non può essere così freddo che tutta l’acqua è ghiacciata, ma non può nemmeno essere cotto troppo dal calore proveniente dal nucleo fuso del pianeta.

Combinando queste analisi, i ricercatori concludono che Marte probabilmente aveva una zona abitabile sotterranea globale di diversi chilometri di spessore. In quella zona, la produzione di idrogeno tramite radiolisi avrebbe generato energia chimica più che sufficiente per sostenere la vita microbica, sulla base di ciò che sappiamo di tali comunità sulla Terra. E quella zona sarebbe persistita per centinaia di milioni di anni, concludono i ricercatori.

I risultati hanno resistito anche quando i ricercatori hanno modellato una varietà di scenari climatici diversi, alcuni dei quali più caldi, altri sul lato più freddo. È interessante notare che, Dice il servitore, la quantità di idrogeno sotterraneo disponibile per l’energia aumenta effettivamente negli scenari climatici estremamente freddi. Questo perché uno strato più spesso di ghiaccio sopra la zona abitabile funge da coperchio che aiuta a impedire all’idrogeno di fuoriuscire dal sottosuolo..

“Le persone sono convinte che un clima freddo su Marte sia dannoso per la vita, ma ciò che dimostriamo è che in realtà c’è più energia chimica per la vita sotterranea in un clima freddo,Disse il servitore. “Questo è qualcosa che pensiamo possa cambiare la percezione delle persone sulla relazione tra il clima e la vita passata su Marte”.

Implicazioni dell'esplorazione

Tarnas e Mustard affermano che i risultati potrebbero essere utili per pensare a dove inviare i veicoli spaziali alla ricerca di segni di vita marziana passata.

“Una delle opzioni più interessanti per l’esplorazione è osservare i blocchi di megabreccia – pezzi di roccia che sono stati scavati nel sottosuolo tramite impatti di meteoriti,Disse il servitore. “Molti di loro sarebbero venuti dalle profondità di questa zona abitabile, e ora sono semplicemente seduti, spesso relativamente inalterato, sulla superficie."

Mostarda, che è stato attivo nel processo di selezione di un sito di atterraggio per Marte della NASA 2020 vagabondo, afferma che questo tipo di blocchi di breccia sono presenti in almeno due dei siti presi in considerazione dalla NASA: Nord-est Syrtis Major e Midway.

“La missione del 2020 rover è cercare i segni della vita passata," Disse Senape. “Le aree in cui potresti avere resti di questa zona abitabile sotterranea – che potrebbe essere stata la più grande zona abitabile del pianeta – sembrano un buon posto da prendere di mira”.

Altri coautori dell'articolo erano Barbara Sherwood Lollar, Mike Bramble, Kevin Cannone, Ashley Palumbo e Ana-Catalina Plesa. La ricerca è stata supportata dal Mars Data Analysis Program (MDAP) (concessione 522723), il Consiglio di ricerca sulle scienze naturali e sull'ingegneria del Canada (concessione 494812) e una borsa di studio per laureati alla Brown University.

fonte:

https://news.brown.edu