Capire come esplorare i ghiacciai nascosti su Marte non inizia in laboratorio, ma in remoti campi base in Alaska e Wyoming. Armati di repellente per zanzare, spray anti-orso e batterie per droni caricate da un generatore la notte precedente, un team di ricercatori dell’Università dell’Arizona ha trascorso lunghe giornate guidando fuoristrada, percorrendo terreni impervi e lanciando droni. In uno studio pubblicato sul Journal of Geophysical Research: Planets, il team ha dimostrato che un radar a penetrazione del suolo montato sui droni può mappare lo spessore dei detriti rocciosi che ricoprono i ghiacciai sulla Terra. Questi risultati potrebbero aiutare i futuri astronauti a individuare l’acqua accessibile intrappolata nel ghiaccio sepolto sul Pianeta Rosso.
“Se si vogliono prendere decisioni su dove perforare su Marte, è necessario sapere se il ghiaccio che si sta cercando si trova sotto un metro di detriti o sotto dieci”, ha affermato Roberto Aguilar, dottorando presso il Lunar and Planetary Laboratory dell’Università dell’Arizona e primo autore dell’articolo. “Questo è il tipo di informazione che un sistema basato su droni potrebbe fornire”.
In cosa differiscono i ghiacciai ricoperti di detriti?
La maggior parte delle persone immagina i ghiacciai come enormi blocchi di ghiaccio esposto, ricoperti da una polverosa coltre bianca e brillante. I ghiacciai ricoperti di detriti, tuttavia, appaiono molto diversi, con il loro nucleo ghiacciato nascosto da spessi strati di roccia e sedimenti. Questi ghiacciai si trovano nelle regioni montuose della Terra, comprese le aree più calde come il Colorado e la California, dove i detriti contribuiscono a isolare e a impedire lo scioglimento del ghiaccio sottostante.
Su Marte, i ghiacciai ricoperti di detriti si trovano nelle regioni di media latitudine, a metà strada tra l’equatore e le calotte polari. Secondo Aguilar, alcuni depositi di ghiaccio marziani si trovano in crateri che sono stati riempiti di ghiaccio e successivamente ricoperti di polvere. Altri si formano in grandi valli dove il ghiaccio si è accumulato ed è stato successivamente sepolto dai detriti. Nelle regioni montuose, le frane possono anche agire come strato protettivo, schermando il ghiaccio sottostante e impedendone la dispersione nell’atmosfera.
“Alcuni di questi depositi sono abbastanza grandi da permettere ai radar delle sonde spaziali in orbita di rilevarli e stimarne la quantità, ma la tecnologia attuale non è in grado di determinare dettagli precisi, come lo spessore dello strato di detriti sovrastante o la presenza di strati rocciosi interni nascosti alla vista”, ha affermato Aguilar.
I ricercatori ritengono che il radar su droni potrebbe risolvere il problema individuando il ghiaccio dei ghiacciai e mappando i detriti rocciosi che lo ricoprono. Invece di perforare alla cieca attraverso strati di roccia e polvere, i responsabili della missione potrebbero concentrarsi su siti in cui il ghiaccio si trova più vicino alla superficie.
Test del radar su droni sulla Terra
Secondo Aguilar, il ghiaccio sepolto potrebbe essere una delle risorse più preziose di Marte. Il ghiaccio d’acqua su Marte potrebbe preservare una testimonianza delle condizioni ambientali passate, fornire acqua potabile, ossigeno e supporto all’agricoltura ai futuri astronauti e guidare le perforazioni per la ricerca astrobiologica.
Per raggiungere questo obiettivo, tuttavia, il team ha dovuto prima testare l’approccio sulla Terra. “Sapevamo già che il radar a penetrazione del terreno funziona, ma questa è stata la prima volta che lo abbiamo montato su droni e abbiamo testato come metterlo in pratica”, ha affermato Aguilar. “Ad esempio, abbiamo imparato a quale altitudine e velocità il drone dovrebbe volare, nonché l’importanza di volare nella direzione del flusso del ghiacciaio e come assicurarsi che il radar fosse correttamente allineato per rilevare il ghiaccio”.
Il team si è concentrato su siti in Alaska e Wyoming, dove anni di ricerca avevano già fornito indizi sullo spessore e la composizione dei ghiacciai. “Questi ghiacciai ricoperti di detriti sulla Terra sono tra i migliori analoghi che abbiamo per ghiacciai simili fotografati dalle sonde spaziali su Marte“, ha affermato Aguilar. “Sebbene questo radar a penetrazione del terreno non funzioni su tutti i tipi di terreno, abbiamo scoperto che la tecnologia potrebbe essere applicata all’esplorazione planetaria, compresa l’identificazione di potenziali siti di perforazione su Marte”.
Cosa ha rivelato il radar all’interno
Il team ha confrontato le misurazioni ottenute con il radar con quelle derivanti da scavi e perforazioni nei ghiacciai. Le misurazioni dello spessore dei detriti corrispondevano, confermando l’affidabilità e l’efficacia del loro metodo. Poiché i droni possono volare molto più vicino alla superficie rispetto alle sonde spaziali in orbita, possono riprendere immagini del terreno con una risoluzione molto più elevata. Ciò ha permesso ai ricercatori non solo di stimare lo spessore dei detriti, ma anche di valutare la purezza del ghiaccio e individuare eventuali strati rocciosi nascosti al suo interno.
“Gli strati interni che stiamo osservando sono importanti perché rappresentano una testimonianza dei cicli climatici passati“, ha affermato Aguilar. “Ogni strato rappresenta un diverso periodo di accumulo di ghiaccio e condizioni ambientali nel corso di secoli o millenni, ed è probabile che vedremo strati simili su Marte”.
Il team ha anche utilizzato delle simulazioni per assicurarsi che il radar non fosse ingannato da alberi o massi vicini. Sono stati in grado di confermare che i segnali provenivano da sotto i detriti. “Stiamo colmando il divario tra le osservazioni orbitali odierne e un futuro più lontano, in cui gli astronauti atterreranno su Marte ed effettueranno osservazioni a terra”, ha affermato Aguilar. “Questo ci offre un modo per studiare i ghiacciai ora, dall’alto”.
Le sfide sul campo alla base della ricerca scientifica
Testare quella tecnologia futuristica raramente è stata un’attività piacevole. In Alaska, significava trasportare attrezzature attraverso sciami di zanzare e terreni impervi. Nel Wyoming, la stagione delle ricerche spesso comportava il trasporto di attrezzature sempre più in profondità tra le montagne. Alcuni giorni, il team doveva attraversare campi di massi per raggiungere obiettivi specifici più in alto sul ghiacciaio. “Non è divertente camminare su quelle rocce“, ha detto Aguilar. “Ecco perché è meglio usare un drone“.