Quando il rover Perseverance della NASA ha raggiunto il margine interno del cratere Jezero su Marte nel settembre 2023, gli scienziati della missione sono rimasti sorpresi da ciò che hanno trovato. L’area geologica, denominata “Margin Unit“, si estende lungo la riva di un antico lago marziano; ci si aspettava quindi di trovare rocce sedimentarie, formatesi attraverso strati di sabbia accumulatisi nel corso di millenni. Sulla Terra, le rocce sedimentarie – composte da argilla e limo – sono ottime nel preservare tracce di vita microbica passata. Gli scienziati erano particolarmente incuriositi dai forti segnali di minerali carbonatici rilevati dalle sonde in orbita attorno a Marte. Sulla Terra, i carbonati si formano spesso in ambienti oceanici o lacustri poco profondi, capaci di sostenere la vita.
Il team del rover ha invece trovato rocce ignee, che possono formarsi nel sottosuolo profondo a partire dal magma o in superficie a seguito di attività vulcanica. Le rocce ignee sono eccellenti testimoni del passato, in particolare perché i cristalli minerali al loro interno conservano dettagli sul momento preciso della loro formazione. In questo caso, hanno preservato una registrazione sorprendentemente complessa dell’attività dell’acqua su Marte nelle prime fasi della sua storia. Queste rocce, infatti, mostravano segni di interazione con l’acqua in almeno tre occasioni distinte; ogni contatto ne ha ulteriormente modificato la composizione chimica e l’aspetto. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Communications Earth & Environment.
Lo studio
Lo strumento artefice di queste scoperte è SuperCam, montato sull’albero del rover, che determina la mineralogia delle formazioni geologiche in base alla luce da esse riflessa. Quando il team scientifico individua una roccia interessante, può inviare comandi a SuperCam affinché colpisca il bersaglio con il suo laser, operando fino a una distanza di 6,5 metri. Lo spettro del plasma generato rivela la composizione chimica del bersaglio. In questo modo, Perseverance ha analizzato oltre 185 campioni di roccia madre all’interno dell’unità.
“Prima di arrivare alla Margin Unit, l’ipotesi principale – basata sulle osservazioni orbitali – era che i carbonati rilevati dall’orbita si fossero formati attraverso l’interazione con il lago presente nel cratere Jezero”, ha affermato Candice Bedford, ricercatrice presso la Purdue University di West Lafayette (Indiana) e autrice principale dello studio. “Ora sappiamo invece che questo luogo è diventato una sorta di crocevia per sistemi idrici. Le scoperte relative alla Margin Unit sono importanti perché il cratere Jezero si trova all’interno di una delle più vaste aree di affioramento di carbonati su Marte; ciò che impariamo qui, quindi, ha implicazioni che vanno ben oltre i confini di questo cratere“.
Raffreddamento lento nel sottosuolo
Perseverance ha esplorato la “Margin Unit” coprendo un dislivello di circa 265 metri. Alle quote più elevate, ha rilevato rocce a grana grossa e di natura cristallina – caratteristiche tipiche del minerale olivina – che non mostravano quasi alcun segno di precedente contatto con l’acqua. Composta da magnesio e ferro, l’unità di olivina dell’area si è formata all’interno di una massa magmatica nel sottosuolo profondo, raffreddandosi abbastanza lentamente da permettere ai cristalli di raggiungere dimensioni notevoli, ed è emersa in superficie solo dopo l’erosione del terreno sovrastante. A quote inferiori, in corrispondenza dell’antico fondale lacustre, la roccia appare trasformata: i cristalli di olivina risultano fratturati e intervallati da depositi di silice.
I minerali a base di carbonati e silice costituiscono indicatori fondamentali nella ricerca di tracce di vita antica. Sulla Terra, quando l’acqua interagisce con l’olivina, la reazione può liberare idrogeno – una possibile fonte di nutrimento per alcuni microrganismi – e produce carbonati e silice, minerali capaci di preservare le tracce della passata presenza di tali microrganismi.
Episodi multipli
Il team della missione Perseverance è in grado di ricostruire la sequenza delle interazioni tra l’acqua e la Margin Unit, ma non di determinarne l’epoca precisa. Durante il primo contatto tra l’acqua e le rocce della Margin Unit, le acque sotterranee ricche di anidride carbonica reagirono con l’olivina, dando origine a creste di carbonato che si sviluppano lungo le fratture della roccia madre alle quote più basse. Oggi, queste fratture riempite di carbonato rimangono in rilievo mentre la roccia circostante, più tenera, si erode.
Il secondo episodio di interazione con l’acqua potrebbe essere stato legato all’antico lago presente nel cratere. “Alcune rocce della Margin Unit contengono anche silice“, ha affermato Eleni Ravanis, scienziata planetaria dell’Università delle Hawaii a Mānoa e coautrice dello studio. “La trasformazione dell’olivina in carbonato può lasciare residui di silice; osserviamo infatti una maggiore presenza di silice nelle rocce che si trovavano al di sotto del livello dell’acqua”.
Infine, si è verificato un evento legato all’acqua che ha generato vene minerali – spesse circa 25 centimetri – in un punto della parte orientale della “Margin Unit”, dando origine a minerali come solfato di calcio e fluorite. Il ritrovamento della fluorite costituisce un indizio importante, poiché essa si forma tipicamente quando acqua calda circola attraverso rocce vulcaniche; ciò rivela che l’area è stata interessata da un evento successivo che ha coinvolto acque sotterranee riscaldate.
“Se c’è una cosa che ho imparato in dieci anni di lavoro con i rover su Marte, è che il pianeta riserva continuamente delle sorprese”, ha affermato Bedford. “È molto raro che la realtà corrisponda esattamente a quanto previsto sulla base dei dati orbitali. Spero che questo studio contribuisca a modificare la prospettiva degli scienziati sulla storia dell’acqua nel cratere Jezero e su tutto Marte. In definitiva, auspico che aiuti gli scienziati planetari a ricostruire l’evoluzione del clima e dell’abitabilità del pianeta nelle sue fasi primordiali”.
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