Luglio 15, 2024

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Perché gli scienziati sono interessati all’aria nelle provette per campioni marziani della NASA?

Perché gli scienziati sono interessati all’aria nelle provette per campioni marziani della NASA?

Il rover Perseverance Mars della NASA immagazzina campioni di roccia e suolo in tubi sigillati sulla superficie del pianeta per il recupero nelle missioni future, come mostrato in questa illustrazione. Fonte immagine: NASA/JPL-Caltech

Nascosto con ogni campione di roccia e terreno raccolto NASAIl rover Perseverance è un potenziale vantaggio per gli scienziati atmosferici.

La perseveranza della NASA Marte Il rover raccoglie campioni da Marte, compresi nuclei di roccia e gas atmosferici, per poi tornare sulla Terra. Questi campioni potrebbero fornire importanti informazioni sull’atmosfera marziana e sulla sua evoluzione, forse rivelando la presenza di vita microbica miliardi di anni fa. I campioni di gas, in particolare, potrebbero fornire dati preziosi sui gas in tracce e sull’antico clima del pianeta, che possono essere confrontati con la storia dell’atmosfera terrestre e aiutare a informare le future missioni con equipaggio su Marte.

Raccolta di campioni su Marte

Con ogni nucleo roccioso che il rover Perseverance Mars della NASA sigilla nei suoi tubi di campionamento in titanio, gli scienziati atmosferici sono sempre più entusiasti. Questi campioni vengono raccolti per l’eventuale consegna sulla Terra come parte della campagna di restituzione dei campioni su Marte ventiquattro preso finora.

La maggior parte di questi campioni sono costituiti da nuclei di roccia o detriti rocciosi (rocce rotte e polvere) che potrebbero rivelare informazioni importanti sulla storia del pianeta e se la vita microbica esistesse miliardi di anni fa. Ma alcuni scienziati sono entusiasti della prospettiva di studiare lo “spazio di testa”, ovvero l’aria nella camera aggiuntiva attorno al materiale roccioso, nei tubi.

Vogliono saperne di più sull’atmosfera marziana, che consiste principalmente di anidride carbonica, ma potrebbe anche includere tracce di altri gas che potrebbero essere stati presenti sin dalla formazione del pianeta.

Spazio di testa del campione di Perseverance Mars Rover

Questa immagine mostra un nucleo di roccia delle dimensioni di un pezzo di gesso in un tubo campione situato all’interno dello strumento di perforazione del rover Perseverance Mars della NASA. Una volta che il rover chiude il tubo, l’aria verrà intrappolata nello spazio extra nel tubo, visibile qui nel piccolo spazio (chiamato “spazio di testa”) sopra la roccia. Fonte immagine: NASA/JPL-Caltech/Arizona State University/MSSS

Visioni dallo spazio marziano

“I campioni d’aria provenienti da Marte non solo ci parleranno del clima e dell’atmosfera attuali, ma di come sono cambiati nel tempo”, ha affermato Brandi Carrier, scienziato planetario presso il Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA nel sud della California. “Ci aiuterà a capire come si evolvono i climi diversi dal nostro”.

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Tra i campioni che potrebbero essere portati sulla Terra c’è solo un tubo pieno di gas depositato sulla superficie di Marte come parte di un deposito di campioni. Ma una quantità molto maggiore di gas nel sistema del rover si trova nello spazio centrale dei campioni di roccia. È unico perché il gas interagirà con il materiale roccioso all’interno dei tubi per anni prima che i campioni vengano aperti e analizzati nei laboratori sulla Terra. Ciò che gli scienziati estrarranno da loro darà un’idea della quantità di vapore acqueo che vortica vicino alla superficie di Marte, che è uno dei fattori che determinano perché il ghiaccio si forma dove si trova sul pianeta e come il ciclo dell’acqua su Marte si è evoluto nel tempo.

Provetta sigillata per campioni proveniente dal rover marziano Perseverance

Qui si vede un tubo sigillato contenente un campione della superficie marziana raccolto dal rover Perseverance Mars della NASA, dopo averlo depositato con altri tubi in un “deposito di campioni”. Le altre provette piene di campioni vengono conservate all’interno del rover. Fonte immagine: NASA/JPL-Caltech

Confronto tra gas in tracce e atmosfere antiche

Gli scienziati vogliono anche comprendere meglio le tracce di gas presenti nell’aria marziana. Ancora più entusiasmante dal punto di vista scientifico sarebbe la scoperta dei gas nobili (come neon, argon e xeno), che sono così poco reattivi che potrebbero essere stati presenti nell’atmosfera, immutati, sin dalla loro formazione miliardi di anni fa. Se questi gas venissero catturati, potrebbero rivelare se Marte inizialmente aveva un’atmosfera. (L’antico Marte aveva un’atmosfera più densa di quella odierna, ma gli scienziati non sono sicuri se sia sempre stata lì o se si sia sviluppata in seguito.) Ci sono anche grandi domande su come l’antica atmosfera del pianeta possa essere paragonata a quella della Terra primordiale.

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Inoltre, lo spazio di testa offrirà l’opportunità di valutare la dimensione e la tossicità delle particelle di polvere, informazioni che aiuteranno i futuri astronauti su Marte.

“I campioni di gas hanno molto da offrire agli scienziati di Marte”, ha affermato Justin Simon, geochimico del Johnson Space Center della NASA a Houston, che fa parte di un gruppo di oltre una dozzina di esperti internazionali che aiutano a decidere quali campioni raccogliere il rover. “Anche gli scienziati che non studiano Marte saranno interessati perché farà luce su come si formano ed evolvono i pianeti.”

Campioni d’aria dell’Apollo

Nel 2021, un gruppo di ricercatori planetari, tra cui scienziati della NASA, ha studiato l’aria portata dalla Luna in un contenitore d’acciaio da Apollo 17 Astronauti circa 50 anni fa.

“La gente pensa che la Luna sia priva di aria, ma la sua atmosfera è molto fragile e interagisce con le rocce della superficie lunare nel tempo”, ha detto Simon, che studia una varietà di campioni planetari alla Johnson. “Ciò include i gas nobili che fuoriescono dall’interno della Luna e si raccolgono sulla superficie lunare”.

Tecniche di laboratorio per l’analisi dei gas

Il modo in cui il team di Simon ha estratto il gas per lo studio è simile a quello che si potrebbe fare con i campioni d’aria di Perseverance. Innanzitutto, posizionano il contenitore precedentemente non aperto in un contenitore ermetico. Hanno quindi perforato l’acciaio con un ago per estrarre il gas e lo hanno posizionato in una trappola fredda, un tubo a forma di U che si estende in un liquido, come l’azoto, con un basso punto di congelamento. Modificando la temperatura del liquido, gli scienziati sono riusciti a catturare alcuni gas con punti di congelamento più bassi sul fondo della trappola fredda.

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“Probabilmente ci sono 25 impianti nel mondo che gestiscono il gas in questo modo”, ha detto Simon. Ha aggiunto che oltre a essere utilizzato per studiare l’origine dei materiali planetari, questo approccio può essere applicato ai gas emessi dalle sorgenti termali e a quelli emessi dalle pareti dei vulcani attivi.

Naturalmente, queste fonti forniscono molto più gas di quello che Perseverance fornisce nelle sue provette. Ma se un singolo tubo non contiene abbastanza gas per un determinato esperimento, gli scienziati su Marte possono combinare i gas di più tubi per ottenere un campione combinato più grande: un altro metodo che offre un’ulteriore opportunità alla scienza.

Il rover marziano Perseverance della NASA

Il rover Perseverance della NASA, parte della missione Mars 2020, è un laboratorio mobile avanzato progettato per esplorare la superficie di Marte. Il rover è stato lanciato il 30 luglio 2020 ed è atterrato su Marte il 18 febbraio 2021, nel cratere Jezero. La missione principale di Perseverance è cercare segni di vita antica e raccogliere campioni di rocce e regolite (rocce rotte e terreno) per possibile. ritorno. a terra.