I livelli di ossigeno su Marte cambiano con le stagioni e non sappiamo perché

Cali e aumenti incostanti ma periodici fanno pensare che ci sia una fonte o un serbatoio che preleva e rilascia ossigeno in base alle stagioni

Marte, più lo conosciamo e più si fa misterioso. I livelli di ossigeno atmosferico variano a seconda delle stagioni in un modo che gli scienziati non si sanno ancora spiegare. A confessarlo sulle pagine del Journal of Geophysical Research: Planets sono i ricercatori dell’università del Michigan e della Nasa, che hanno analizzato i dati raccolti da Curiosity in tre anni marziani (6 anni terrestri), scartando un’ipotesi dopo l’altra. Forse – dicono – c’è una fonte chimica o biologica che ciclicamente preleva e rilascia ossigeno molecolare in atmosfera. Ma dirlo e averne la prova sono cose molto diverse.

Un’atmosfera dinamica

Da quando passeggia sul fondo del cratere Gale sul Pianeta rosso, Curiosity ha raccolto un sacco di informazioni, tra cui dati sulla composizione dell’atmosfera marziana, confermando quanto già si sapeva e osservando invece per la prima volta fluttuazioni dei livelli di gas che la compongono.

L’atmosfera di Marte a livello della superficie del pianeta è molto diversa da quella della Terra. È composta prevalentemente da anidride carbonica (95%) e in minori percentuali da azoto molecolare (2,6%) e argon (1,9%). C’è però anche un po’ di ossigeno molecolare (0,16%) e di monossido di carbonio (0,06%), nonché tracce quasi impercettibili di metano (0,00000004% in media).

Ancora più peculiare è il fatto che le concentrazioni di gas in atmosfera e la pressione atmosferica sul Pianeta rosso cambiano durante tutto l’anno marziano. Questo fenomeno è dovuto al fatto che quando arriva l’inverno l’anidride carbonica si congela nelle calotte polari: la sottrazione di questo gas dall’atmosfera fa calare la pressione e porta a una ridistribuzione dell’aria su tutto il pianeta per ripristinare un equilibrio. In primavera e in estate invece l’anidride carbonica evapora nuovamente, rimescolandosi in atmosfera e rialzando la pressione.

Il mistero dell’ossigeno

Studiando queste dinamiche, gli scienziati hanno visto che i livelli di azoto e argon seguono un andamento regolare all’alternanza delle stagioni, e i loro cambiamenti, dunque, sono prevedibili.

Ci si aspetterebbe – scrivono gli autori della nuova ricerca – che anche l’ossigeno molecolare faccia altrettanto. Invece, con sconcerto generale, non è così: durante la primavera e l’estate la concentrazione dell’ossigeno molecolare in atmosfera aumenta in media del 30% in più rispetto a quanto previsto dai modelli matematici, per poi tornare all’interno dei parametri attesi in autunno.

“La prima volta che l’abbiamo visto è stato sconcertante”, ha dichiarato Sushil Atreya dell’università del Michigan.

E a complicare ulteriormente le cose c’è il fatto che, sebbene l’ossigeno aumenti puntualmente con la bella stagione, l’entità dell’incremento non è costante – come se ci fosse qualcosa che lo produce e poi se lo riprende, commentano gli scienziati.

Da una teoria all’altra

Fatta la scoperta, i ricercatori si sono chiesti da cosa dipendesse questa strana dinamica e si sono messi a lavorare per cercare una soluzione all’enigma.

La prima ipotesi che potesse spiegare lo strano andamento dell’ossigeno nell’atmosfera marziana era che (un po’ banalmente) ci fosse un problema con lo spettrometro di massa di Sam (Sample Analysis at Mars), cioè il laboratorio di chimica portatile che si trova all’interno di Curiosity. I tecnici della Nasa hanno fatto le dovute verifiche e no, gli strumenti stanno bene e funzionano correttamente. Non c’è stato alcun errore nella rilevazione.

Un’altra ipotesi avanzata è che l’ossigeno molecolare aumenti per rottura delle molecole di anidride carbonica (CO₂) o di acqua (H₂O), ma non sta in piedi: il processo che porta alla rottura delle molecole di CO₂ è troppo lento e non concorda coi tempi delle osservazioni, mentre occorrerebbe cinque volte più acqua rispetto a quella che si sa esserci su Marte per produrre tutto quell’ossigeno in più.

E ancora, magari l’ossigeno molecolare extra deriva dal suolo marziano, che sappiamo esserne ricco. Ma anche questa spiegazione non è convincente per modalità e tempi.

E come spiegare poi la riduzione dell’ossigeno in autunno? Potrebbe esserci la possibilità che le radiazioni solari spezzino le molecole di ossigeno (O₂) e che poi i singoli atomi esplodano nello spazio, ma i ricercatori hanno scartato questa ipotesi perché il processo prenderebbe circa 10 anni di tempo.

“Ci stiamo scervellando per spiegarlo”, ha commentato Melissa Trainer del Goddard Space Flight Center della Nasa, che ha guidato questa ricerca. “Il fatto che il comportamento dell’ossigeno non sia perfettamente ripetibile a ogni stagione ci fa pensare che non sia un problema che ha a che fare con la dinamica atmosferica. Deve esserci una fonte chimica o un serbatoio che non possiamo ancora spiegare”.

Ossigeno e metano in tandem

A rafforzare l’ipotesi che un qualche processo – presumibilmente più chimico che biologico – influenzi le concentrazioni di ossigeno molecolare nell’atmosfera di Marte c’è anche il fatto che spesso (anche se non sempre) i livelli variano a braccetto con quelli di metano – altro grande mistero per ora irrisolto del Pianeta rosso.

“Stiamo iniziando a vedere questa allettante correlazione tra metano e ossigeno per buona parte dell’anno su Marte”, ha concluso Atreya. “Pensiamo che ci sia qualcosa, ma non abbiamo ancora le risposte”.

A conti fatti gli autori ammettono di camminare nel buio, e lanciano un appello: qualcuno ha qualche idea brillante?