Una scoperta che riscrive la storia dell’acqua marziana
L’analisi dei dati del georadar a bordo del rover Perseverance ha portato alla luce strutture nascoste sotto la superficie di Marte, rendendo molto più complessa la storia dell’acqua sul Pianeta Rosso. Sotto quella crosta arida e apparentemente morta si cela un registro straordinario di un paesaggio antico, fatto di fiumi e sedimenti.
Gli strumenti della NASA hanno rivelato che nell’area del cratere Jezero l’acqua era presente in modo significativo molto prima e per molto più tempo di quanto emergesse dall’osservazione della sola superficie. Il georadar, capace di penetrare fino a trentacinque metri di profondità, ha fornito una sorta di sezione trasversale dell’antico fondale lacustre, spostando indietro di centinaia di milioni di anni l’inizio dell’era umida in questa regione.
I ricercatori hanno individuato strutture tipiche di antichi ambienti fluviali e deltizi. L’inclinazione degli strati suggerisce pendii sottomarini di conoidi sedimentarie, mentre le forme lenticolari ricordano i letti sabbiosi di fiumi scomparsi. L’alternanza di sedimenti a grana fine e grossolana testimonia sistemi in cui il flusso d’acqua variava con le stagioni.
Perché il cratere Jezero è stato scelto come zona di atterraggio
La scelta del cratere Jezero non è stata casuale. Dall’orbita è ben visibile la forma classica di un antico delta fluviale: la disposizione a ventaglio dei sedimenti ricorda un estuario, e le tracce di un antico canale che convogliava l’acqua verso l’interno del cratere erano già evidenti. Sin dall’inizio della missione, gli scienziati ipotizzavano che qui fosse esistito un lago alimentato da almeno un fiume.
Subito dopo l’atterraggio nel 2021, il rover ha confermato queste ipotesi. Gli spettrometri hanno rilevato carbonati nel fondo del cratere, ovvero minerali tipici dei sedimenti che si formano in presenza d’acqua. Le telecamere ad alta risoluzione hanno poi mostrato l’architettura dettagliata dei depositi nella delta stessa, sul bordo occidentale di Jezero.
Sulla base di queste scoperte, i ricercatori avevano ricostruito un episodio di Marte umido relativamente recente: clima più caldo, atmosfera più densa, acqua liquida che scorreva liberamente in superficie. I nuovi risultati del georadar di Perseverance, tuttavia, indicano che la storia idrica di questo luogo è iniziata molto prima e si è sviluppata in più fasi di quanto le rocce affioranti lasciassero intendere.
Come il georadar permette al rover di vedere sotto la superficie del pianeta
Per guardare in profondità, la NASA ha dotato Perseverance di uno strumento già noto in geofisica, edilizia e archeologia terrestre. Il radar a penetrazione di suolo, detto appunto georadar, viene comunemente usato per scansionare fondamenta di edifici, rilevati stradali e siti archeologici senza bisogno di scavare.
Il principio di funzionamento è sorprendentemente intuitivo. Un’antenna emette brevi impulsi di onde elettromagnetiche ad alta frequenza nel sottosuolo. Queste onde si propagano nelle rocce e nei sedimenti, e si riflettono parzialmente sulle superfici di separazione tra strati con proprietà diverse. Il ricevitore registra il tempo di ritorno del segnale, permettendo di ricostruire la profondità e la forma delle strutture sepolte.
Frequenze più elevate producono immagini più nitide, ma con una minore profondità di penetrazione. Per Perseverance i parametri sono stati calibrati per coniugare una discreta risoluzione con la capacità di sondare alcune decine di metri in profondità, il che è ideale per analizzare sedimenti antichi ricoperti da materiale più recente.
Il concetto richiama l’esplorazione sismica terrestre, che però usa onde elastiche al posto di quelle elettromagnetiche. La sismica consente di sondare in profondità anche centinaia di chilometri, ma richiede potenti sorgenti vibrazionali e fitte reti di sensori. Il georadar è più leggero, più semplice e perfettamente adatto a una piattaforma mobile come un rover marziano.
Quali canali e sedimenti nascosti ha rivelato il georadar sotto Jezero
Durante i percorsi nella parte esterna del cratere Jezero, il georadar ha generato profili del sottosuolo lungo il tragitto del rover. L’analisi di questi dati ha restituito una struttura sedimentaria sorprendentemente articolata fino a circa trentacinque metri di profondità.
I ricercatori hanno identificato strutture tipiche di antichi ambienti fluviali e deltizi:
- Strati inclinati a basso angolo, indicativi di antichi pendii di lobi sedimentari sottomarini
- Forme lenticolari caratteristiche, interpretate come letti sabbiosi di fiumi antichi
- Alternanze di pacchi di sedimenti a grana fine e grossolana, simili a quelli di sistemi con portata idrica variabile stagionalmente
- Ampie strutture sotto il fondo dell’antico lago, testimonianza di un’azione prolungata delle acque correnti
- Indizi di canali fluviali meandriformi
- Tracce di conoidi alluvionali che si espandevano all’imbocco di un’antica valle
- Possibili indicatori di una rete fluviale ramificata con configurazione anastomizzata
- Strati più antichi della delta visibile dall’orbita nella parte occidentale di Jezero
I ricercatori stanno valutando diversi scenari: un sistema di fiumi meandriformi, un conoide alluvionale che si allargava all’uscita di un’antica valle, oppure una rete fluviale ramificata con pattern anastomizzato. In ognuno di questi casi, l’acqua avrebbe dovuto scorrere abbastanza a lungo da accumulare grandi e potenti pacchi di sedimenti, oggi visibili come vaste strutture sotto l’ex fondale lacustre.
Gli strati rivelati dal georadar sono più antichi della delta visibile dall’orbita. Si tratta di un capitolo precedente della storia delle acque superficiali marziane, che sposta l’inizio della fase umida in questa regione indietro di centinaia di milioni di anni.
Cosa ci dice la datazione geologica sulla storia dell’acqua nel cratere
Nella scala temporale geologica di Marte, gli scienziati distinguono diverse epoche. I due periodi più rilevanti per questa regione sono il Noachiano e il successivo Esperiano. La delta visibile dall’orbita nella parte occidentale di Jezero appartiene a un episodio più recente, precisamente alla fine del Noachiano e all’inizio dell’Esperiano.
Le strutture identificate nel sottosuolo dal georadar, al contrario, puntano a un sistema fluviale già attivo nel Noachiano antico. Questo significa che il lago nel cratere Jezero potrebbe aver avuto una storia molto più lunga di un semplice riempimento e prosciugamento. I fiumi cambiavano direzione, meandravano, depositavano nuovi sedimenti e spostavano il fronte della delta nel corso di milioni di anni.
Un ambiente acquatico esisteva già in una fase molto precoce della storia del pianeta, quando l’energia solare era leggermente diversa e l’interno di Marte rilasciava ancora molto calore. Più a lungo e prima l’acqua si è mantenuta nel cratere Jezero, più ampia è la finestra temporale in cui i processi che sulla Terra hanno portato alla nascita della vita microbica avrebbero potuto operare.
Cosa significano le nuove scoperte per la ricerca di tracce di vita su Marte
Più a lungo l’acqua persiste in un luogo, maggiore è la probabilità che si sia sviluppato un ambiente stabile capace di sostenere la chimica organica e potenziali microrganismi. Il cratere Jezero si inserisce ora in questo scenario in modo ancora più convincente di prima.
Se davvero i fiumi hanno operato a lungo nel cratere, i loro sedimenti potrebbero aver intrappolato tracce di eventuali microrganismi, proprio come sulla Terra le arenarie di origine fluviale e deltaica contengono spesso fossili o segnali chimici di antiche biosfere. I ricercatori della NASA sottolineano che un ambiente idrico stabile aumenta le probabilità di conservazione di molecole organiche.
Su Marte, l’erosione eolica ha consumato parte delle rocce nel corso di miliardi di anni, ma molte giacciono ancora nascoste in profondità. Dall’orbita vediamo solo lo strato superficiale, come la copertina sottile di un libro. I capitoli più interessanti sono solitamente sepolti più in basso. Il georadar permette di mappare questa geologia nascosta senza ricorrere a trivelle.
È un approccio più rapido e molto più sicuro del carotaggio alla cieca. Grazie a questa tomografia del sottosuolo, i ricercatori possono decidere quali siti siano più adatti al prelievo di carote rocciose destinate al futuro trasporto sulla Terra. Il successo dello strumento su Perseverance ha anche ricadute progettuali, dimostrando che i radar leggeri a penetrazione di suolo meritano di essere inclusi nelle missioni future.
I georadar saranno usati anche su altri corpi del sistema solare
Il successo del georadar su Perseverance apre nuove prospettive per le missioni future, non solo verso Marte ma anche verso altri corpi celesti. Scienziati di università e istituti di ricerca stanno valutando l’impiego di strumenti simili sulla Luna, sulle lune di Giove e sugli asteroidi.
Con i georadar è possibile cercare ghiaccio, sacche di regolite a densità diversa e persino cavità potenzialmente pericolose sotto la superficie, prima che gli astronauti vi mettano piede. Queste informazioni sono fondamentali per pianificare future basi umane. L’Agenzia Spaziale Europea sta già testando prototipi di georadar per missioni lunari.
In pratica, questi dati permettono di pianificare meglio non solo il percorso futuro di Perseverance, ma anche i siti di atterraggio e le zone di carotaggio delle missioni successive. Se venisse confermato che i sedimenti più antichi e profondi di Jezero si sono formati in un ambiente fluviale duraturo e stabile, saranno proprio quelli i luoghi in cui i ricercatori vorranno cercare i campioni più promettenti per le tracce di vita primordiale. Davanti ai nostri occhi si sta scrivendo un nuovo capitolo della geologia marziana e dell’astrobiologia.
