Spazio
Trovare l’Atmosfera di Marte – Comprendere gli Eventi Passati è la Chiave per Realizzare la Colonizzazione
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L’esplorazione spaziale è un’opportunità da un trilione di dollari. Secondo le stime di McKinsey, l’economia spaziale globale sarà di 1,8 trilioni di dollari entro il 2035 (tenendo conto dell’inflazione), rispetto a 630 miliardi di dollari nel 2023.
Uno dei punti salienti che spinge gli investitori a salire a bordo dell’onda dell’esplorazione spaziale è la colonizzazione di Marte. L’aumento della conoscenza scientifica e dei dati su Marte e sul suo comportamento ha portato a più studi focalizzati sulla potenziale costruzione su Marte. Ma prima di approfondire la ricerca più recente sulla comprensione di Marte, diamo una breve panoramica di come la missione su Marte sia progredita nel tempo.
Una Breve Storia delle Missioni Importanti su Marte
Più di cinque decenni fa, nel 1965, la Mariner 4 della NASA arrivò su Marte e inviò 21 foto del pianeta alla Terra. Sei anni dopo, nel 1971, l’atterraggatore Mars 3 dell’URSS completò un atterraggio morbido su Marte. Nello stesso anno, la Mariner 9 della NASA scoprì vulcani e Valles Marineris, e mentre catturava migliaia di foto, le inviò infine dall’orbita di Marte.
Fonte: NASA
Nel 1976 Viking 1 e Viking 2 arrivarono su Marte e inviarono i loro atterraggi sulla superficie. Mentre ciascuna navicella poteva tornare in sicurezza anni di dati, essi non poterono dimostrare l’esistenza di microrganismi su Marte.
Dopo il 1976, ci vollero più di due decenni per raggiungere una svolta significativa nella Missione Marte. Fu nel 1997 che il lander Pathfinder della NASA e il rover Sojourner arrivarono sulla superficie di Marte.
Fonte: Research Gate
Nel 2001 la Mars Odyssey della NASA iniziò. Finora, è stata una delle iniziative più significative focalizzate su Marte con più di due decenni di trasmissione di dati dal pianeta rosso alla Terra.
I viaggi verso Marte non sono rimasti limitati agli sforzi degli Stati Uniti. Molti altri paesi hanno seguito la traccia negli anni successivi. Per esempio, nel 2014, la missione Orbiter dell’India arrivò su Marte. Nel 2021, la prima missione interplanetaria degli Emirati Arabi Uniti, l’Hope Orbiter, arrivò su Marte. Nel 2021, la missione Tianwen-1 della Cina arrivò in orbita. Tre mesi dopo, la Cina riuscì nel dispiegamento del lander e del rover.
Al momento, una moltitudine di paesi e aziende sono fortemente impegnati nelle rispettive missioni per conoscere meglio Marte. Organizzazioni di ricerca rinomate stanno facendo del loro meglio anche loro. Una di queste è la missione intrapresa dal MIT, il cui ultimo studio mostra che l’atmosfera mancante di Marte potrebbe non essere ‘mancante’. Potrebbe essere nascosta in bella vista.
Il Mistero dell’'Atmosfera Mancante' di Marte
Per parlare in termini strettamente scientifici, lo studio, pubblicato da Joshua Murray e Oliver Jagoutz, ha quantificato gli effetti dell’alterazione ultramafica sul ciclo del carbonio del primo Marte.
Hanno calcolato la capacità delle argille dell’età Noachiana di immagazzinare carbonio organico. I loro calcoli, la parte numerica dei quali vedremo più avanti, potrebbero aiutare a calcolare il volume del serbatoio che sarebbe utilizzato come fonte di energia per missioni a lungo termine. I risultati dello studio hanno anche illustrato il controllo delle reazioni acqua-roccia sull’evoluzione atmosferica dei pianeti.
Mentre tutto ciò potrebbe suonare troppo scientifico per il popolo comune da comprendere, ciò che gli scienziati hanno proposto attraverso il loro studio era che gran parte dell’atmosfera mancante di Marte potrebbe essere bloccata nella crosta ricoperta di argilla del pianeta. Approfondendo l’origine del fenomeno, gli scienziati hanno evidenziato la possibilità che l’acqua, mentre era ancora presente sul pianeta, filtrasse attraverso certi tipi di roccia e innescasse una lenta catena di reazioni che progressivamente rimuoveva l’anidride carbonica dall’atmosfera e la convertiva in metano.
Il metano era la forma di carbonio che poteva rimanere immagazzinata per eoni sulla superficie argillosa del pianeta. Il risultato più utile di questa ricerca per la comunità scientifica interessata a Marte è stata la possibilità che questo carbonio marziano sequestrato potesse essere recuperato e convertito in propellente per alimentare future missioni tra Marte e la Terra.
Secondo l’autore dello studio Oliver Jagoutz, professore di geologia presso il Dipartimento di Scienze della Terra, dell’Atmosfera e Planetarie (EAPS) del MIT:
“Questo metano potrebbe ancora essere presente e forse anche usato come fonte di energia su Marte in futuro.”
L’Importanza di Conoscere la Storia del Pianeta
Mentre la ricerca e i suoi risultati hanno un grande potenziale per il nostro futuro, la svolta non avrebbe potuto essere raggiunta dagli scienziati se non avessero studiato la storia e la composizione del pianeta.
Gli sforzi per scoprire questa storia hanno portato a diversi insight cruciali. Per esempio, alcune misurazioni remote della superficie di Marte hanno suggerito che almeno una parte della crosta del pianeta conteneva rocce ignee ultramafiche. Il processo di formazione di queste rocce era simile a quello che ha portato alla produzione di smectiti sulla Terra.
Smectite – un tipo di minerale argilloso di superficie – è noto per essere una trappola altamente efficace per il carbonio. Un singolo granulo di smectite presenta una moltitudine di pieghe dove il carbonio può rimanere indisturbato per miliardi di anni.
Gli effetti dell’alterazione ultramafica su Marte erano simili. Le argille dell’età Noachiana formatesi a causa di questa alterazione potevano immagazzinare carbonio organico. Fino a 1,7 bar di CO₂ potrebbero plausibilmente essere assorbiti sulle superfici argillose. Accoppiando la metanogenesi abiotica con le migliori stime della storia δ13C di Marte, gli scienziati hanno previsto un serbatoio di 0,6‑1,3 bar di equivalenti CO₂.
Gli scienziati hanno approfondito questo fenomeno delle rocce ultramafiche. Hanno esplorato la possibilità che l’acqua reagisse con le profonde rocce ultramafiche di Marte in modo da produrre le argille che oggi ricoprono la superficie. La loro ricerca li ha portati a credere che la roccia fosse ricca di olivina.
Hanno inoltre esaminato le prospettive e il potenziale di queste rocce ricche di olivina nell’immagazzinare carbonio, arrivando a sostenere la possibilità che l’olivina reagisca con l’acqua che filtra attraverso la crosta. L’olivina – essendo un minerale ricco di una forma ridotta di ferro – potrebbe aver legato l’ossigeno presente nell’acqua, rilasciando idrogeno come risultato e formando il ferro rosso ossidato, che dà al pianeta il suo colore.
Infine, l’idrogeno libero dell’acqua si sarebbe combinato con l’anidride carbonica nell’acqua per formare metano.
Il lavoro, supportato in parte dalla National Science Foundation, potrebbe cambiare le regole del gioco poiché gli scienziati coinvolti hanno avanzato molteplici affermazioni significative.
“In questo periodo della storia di Marte, pensiamo che la CO₂ sia ovunque, in ogni angolo e fessura, e l’acqua che percola attraverso le rocce è piena di CO₂ anch’essa.”
– Joshua Murray
Sottolineando l’importanza della ricerca, Bruce Jakosky, professore emerito di geologia all’Università del Colorado e investigatore principale della missione Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN), che orbita e studia l’alta atmosfera di Marte dal 2014, ha dichiarato:
“Murray e Jagoutz esaminano l’interazione chimica delle rocce con l’atmosfera come mezzo per rimuovere CO₂. Al limite superiore delle nostre stime di quanto weathering sia avvenuto, questo potrebbe essere un processo importante nella rimozione della CO₂ dall’atmosfera primordiale di Marte.”
In sintesi, la ricerca ha scavato nella storia del pianeta rosso per capire dove sia finita la CO₂ da un’atmosfera più spessa e precoce. La domanda è indubbiamente fondamentale per comprendere l’atmosfera di Marte, il suo clima e l’abitabilità dei microrganismi.
Oltre alle istituzioni di ricerca, ci sono aziende interessate a esplorare Marte. Una di queste è SpaceX (SPCX ).
#1. SpaceX
Missione Marte di SpaceX lavora con la visione di aprire la strada per rendere l’umanità multi‑planetaria. Elon Musk, il noto fondatore di SpaceX, una figura discussa a livello globale nel campo dell’esplorazione spaziale e oltre, è estremamente ambizioso con la missione marziana della sua azienda.
“Vuoi svegliarti al mattino e pensare che il futuro sarà grandioso – ed è questo che significa essere una civiltà spaziale. Si tratta di credere nel futuro e pensare che il futuro sarà migliore del passato. E non riesco a pensare a nulla di più eccitante che andare là fuori e stare tra le stelle.”
– Musk, mentre delineava la sua visione
Soluzione Marte di SpaceX: Starship
Starship è l’astronave di SpaceX e Super Heavy combinati. Il combo rappresenta un sistema di trasporto completamente riutilizzabile progettato per trasportare sia equipaggio che carico in orbita terrestre, sulla Luna, su Marte e oltre. Ha guadagnato la reputazione di essere il veicolo di lancio più potente al mondo mai sviluppato, capace di trasportare fino a 150 tonnellate metriche completamente riutilizzabili e 250 tonnellate metriche expendibili.
Le dichiarazioni ufficiali di SpaceX affermano che ci vogliono sei mesi per arrivare su Marte e che entrerà nell’atmosfera marziana a 7,5 km al secondo. Decelererà aerodinamicamente. È capace di rifornimento in orbita, permettendo di trasportare fino a 100 tonnellate su Marte.
Con un’elevata capacità di riutilizzo incorporata, il tanker ha il potenziale di ridurre i costi della missione poiché il costo principale sarebbe solo quello dell’Ossigeno e del Metano, un affare a basso costo complessivo.
Il motivo per cui SpaceX è interessata a Marte è multidimensionale. L’azienda vede Marte come uno dei vicini abitabili più vicini alla Terra con una buona illuminazione solare. Sebbene riconosca il freddo del pianeta, è fiduciosa di poterlo riscaldare.
Tuttavia, secondo l’ammissione di Musk, la missione su Marte rimane un’impresa costosa. Secondo il suo stesso post su X dalla prima metà di questo mese:
“Attualmente costa circa un miliardo di dollari per tonnellata di carico utile utile sulla superficie di Marte. Questo deve essere migliorato a 100 000 $/tonnellata per costruire una città autosufficiente lì, quindi la tecnologia deve essere 10.000 volte migliore. Estremamente difficile, ma non impossibile.”
SpaceX collabora con la NASA. Il 26 set. 2024, la NASA ha invitato il pubblico a partecipare come ospiti virtuali al lancio della missione SpaceX Crew‑9 dell’agenzia, con l’astronauta della NASA Nick Hague, comandante, e il cosmonauta della Roscosmos Aleksandr Gorbunov, specialista di missione, pronti a imbarcarsi su una navicella Dragon di SpaceX, con lancio non prima delle 13:17 EDT di sabato 28 set., dal Complex‑40 del Cape Canaveral Space Force Station in Florida.
SpaceX è vista come una delle aziende private più cruciali e riservate che è cresciuta da un fatturato non redditizio di $2 miliardi di fatturato a, secondo i rapporti,, $9 miliardi per il 2023 con una previsione di $15 miliardi nel 2024 e $3 miliardi di utili.
#2. Blue Origin
Un’altra azienda che è famosa per operare nello stesso mercato di SpaceX è quella di Jeff Bezos Blue Origin. Essa lavora con la missione di “costruire una strada verso lo spazio affinché i nostri figli possano costruire il futuro”.
Fondata con la visione di consentire a milioni di persone di vivere e lavorare nello spazio a beneficio della Terra, Blue Origin immagina un futuro in cui l’umanità possa attingere alle risorse illimitate dello spazio e trasferire le industrie dannose oltre il nostro pianeta per preservare la Terra—our blue origin.
L’azienda ha suddiviso la sua visione in componenti di missione realizzabili che includono l’aumento dell’accesso allo spazio tramite razzi riutilizzabili, Vuole sviluppare veicoli spaziali del futuro che saranno nient’altro che veicoli di lancio riutilizzabili e sistemi spaziali sicuri, a basso costo, e che soddisfino le esigenze di tutti i clienti civili, commerciali e di difesa.
L’azienda ha testato in volo il suo razzo New Shepard e i suoi sistemi di sicurezza ridondanti dal 2012. Ha effettuato finora 22 missioni consecutive di successo, inclusi tre test di escape riusciti. L’azienda crede che la riusabilità operativa sia l’unico modo per ridurre il costo di accesso allo spazio, e sia le sue soluzioni – New Shepard che New Glenn – sono state progettate con la riusabilità in mente fin dall’inizio.
Vale la pena menzionare qui che il Programma di Servizi di Lancio (LSP) della NASA ha assegnato a New Glenn il contratto ESCAPADE (Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers), parte del programma Small Innovative Missions for Planetary Exploration (SIMPLEx) della NASA, una missione a doppio veicolo per studiare la magnetosfera di Marte.
Secondo gli ultimi rapporti disponibili, Blue Origin ha raccolto $596,4 M in 8 round finora, con l’ultimo round di finanziamento che è stato un Grant – VII per $34,7 M il 25 lug. 2023.
Considerazioni Conclusive
È indiscutibile che i leader aziendali più visionari del mondo stiano esplorando Marte. Allo stesso tempo, le migliori istituzioni di ricerca e le agenzie spaziali di molti paesi sono anch’esse coinvolte. L’obiettivo è stabilire una rotta sicura ed economica verso Marte.
Tuttavia, ciascuno degli stakeholder è ben consapevole che il successo dipende da una comprensione efficace degli eventi passati che hanno coinvolto il pianeta. Secondo l’ammissione ufficiale della NASA, l’agenzia, negli anni, “ha intrapreso uno sforzo sistematico per determinare la storia precoce di Marte e come può aiutarci a comprendere la formazione e l’evoluzione di mondi abitabili, inclusa la Terra”.
Tuttavia, tali sforzi richiederebbero più risorse, sia finanziarie che intellettuali. Per esempio, il Programma di Ritorno dei Campioni lanciato dalla NASA, alla ricerca di design innovativi per riportare campioni preziosi da Marte alla Terra, sarà una delle missioni più complesse mai intraprese dalla NASA. Ha un budget di 11 miliardi di dollari.
Secondo l’Amministratore della NASA Bill Nelson:
“Atterrare e raccogliere i campioni in sicurezza, lanciare un razzo con i campioni di un altro pianeta – cosa mai fatta prima – e trasportare in sicurezza i campioni per più di 33 milioni di miglia fino alla Terra non è un compito da poco. Dobbiamo pensare fuori dagli schemi per trovare una via che sia sia accessibile sia in grado di riportare i campioni in un arco di tempo ragionevole.”
Con tutte queste missioni gigantesche in corso, bisogna anche ricordare che l’allocazione di fondi per programmi spaziali tentativi potrebbe anche significare una stretta di risorse negli sforzi per rendere il nostro pianeta Terra sostenibile. Bisogna trovare un equilibrio dove le missioni spaziali significhino benefici per la Terra e i suoi abitanti, la civiltà umana, il regno animale e la natura abbondante in cui viviamo.
