Gli scienziati, utilizzando i dati del rover Curiosity della NASA, hanno misurato per la prima volta il carbonio organico totale – un componente chiave nelle molecole della vita – nelle rocce marziane. “Il carbonio organico totale è una delle numerose misurazioni (o indici) che ci aiutano a capire quanto materiale è disponibile come materia prima per la chimica prebiotica e potenzialmente la biologia,” ha affermato Jennifer Stern del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. “Abbiamo scoperto da 200 a 273 parti per milione di carbonio organico. E’ paragonabile o addirittura superiore alla quantità trovata nelle rocce in luoghi con vita ridotta sulla Terra, come parti del deserto di Atacama in Sud America, e più di quanto sia stato rilevato nei meteoriti di Marte“.
Il carbonio organico è carbonio legato a un atomo di idrogeno. È la base delle molecole organiche, che vengono create e utilizzate da tutte le forme di vita conosciute. Tuttavia, il carbonio organico su Marte non prova l’esistenza della vita sul Pianeta Rosso, perché può anche provenire da fonti non viventi, come meteoriti, vulcani, o essersi formato sul posto da reazioni di superficie. Il carbonio organico è stato scoperto già in precedenza su Marte, ma le misurazioni hanno prodotto solo informazioni su composti particolari o hanno rappresentato misurazioni che catturano solo una parte del carbonio nelle rocce. La nuova misurazione fornisce la quantità totale di carbonio organico in queste rocce.
Sebbene la superficie di Marte sia inospitale per la vita ora, ci sono prove che miliardi di anni fa il clima era più simile a quello terrestre, con un’atmosfera più densa e acqua liquida che scorreva nei fiumi e nei mari. Poiché l’acqua liquida è necessaria per la vita per come la intendiamo, gli scienziati ritengono che la vita marziana, se mai si è evoluta, avrebbe potuto essere sostenuta da ingredienti chiave come il carbonio organico, se presente in quantità sufficiente.
Curiosity sta avanzando nel campo dell’astrobiologia, studiando l’abitabilità di Marte, studiandone il clima e la geologia. Il rover ha perforato campioni da rocce fangose di 3,5 miliardi di anni nella formazione “Yellowknife Bay” del cratere Gale, il sito di un antico lago su Marte. La pietra fangosa del cratere Gale si è formata come sedimento molto fine (dall’erosione fisica e chimica delle rocce vulcaniche) nell’acqua depositata sul fondo di un lago ed è stata sepolta. Il carbonio organico faceva parte di questo materiale ed è stato incorporato nella pietra fangosa. Oltre all’acqua liquida e al carbonio organico, il cratere Gale presentava altre condizioni favorevoli alla vita, come fonti di energia chimica, bassa acidità e altri elementi essenziali per la biologia, come ossigeno, azoto e zolfo. “Fondamentalmente, questo luogo avrebbe offerto un ambiente abitabile per la vita, se mai è stata presente,” ha affermato Stern, che ha guidato lo studio pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences.
Per effettuare la misurazione, Curiosity ha consegnato il campione al suo strumento Sample Analysis at Mars (SAM), dove un forno ha riscaldato la roccia in polvere a temperature progressivamente più elevate. Questo esperimento ha utilizzato ossigeno e calore per convertire il carbonio organico in anidride carbonica, la cui quantità viene misurata per ottenere a sua volta la quantità di carbonio organico nelle rocce. L’aggiunta di ossigeno e calore consente alle molecole di carbonio di scindersi e di far reagire il carbonio con l’ossigeno per produrre CO2. Parte del carbonio è racchiuso nei minerali, quindi il forno riscalda il campione a temperature molto elevate per decomporre quei minerali e rilasciare il carbonio per convertirlo in CO2. L’esperimento è stato condotto nel 2014 ma ha richiesto anni di analisi per comprendere i dati e inserire i risultati nel contesto delle altre scoperte della missione al cratere Gale. L’esperimento ad alta intensità di risorse è stato eseguito solo una volta durante i 10 anni di Curiosity su Marte.
Questo processo ha anche consentito a SAM di misurare i rapporti isotopici del carbonio, che aiutano a comprendere la fonte del carbonio. Gli isotopi sono versioni di un elemento con pesi (masse) leggermente diversi a causa della presenza di uno o più neutroni extra al centro (nucleo) dei loro atomi. Ad esempio, il carbonio-12 ha sei neutroni mentre il carbonio-13 più pesante ha sette neutroni. Poiché gli isotopi più pesanti tendono a reagire un po’ più lentamente degli isotopi più leggeri, il carbonio della vita è più ricco di carbonio-12. “In questo caso, la composizione isotopica può davvero solo dirci quale parte del carbonio totale è carbonio organico e quale parte è carbonio minerale,” ha affermato Stern. “Sebbene la biologia non possa essere completamente esclusa, gli isotopi non possono nemmeno essere utilizzati per supportare un’origine biologica per questo carbonio, perché l’intervallo si sovrappone al carbonio igneo (vulcanico) e al materiale organico meteoritico, che è molto probabile che siano la fonte di questo carbonio organico“.
