Spazio
Trovare l’Atmosfera di Marte – Capire gli Eventi Passati è Chiave per Attualizzare la Colonizzazione
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 (considerando l’inflazione), rispetto ai 630 miliardi di dollari del 2023.
Uno degli aspetti salienti che spinge gli investitori a salire sul carro dell’esplorazione spaziale è la colonizzazione di Marte. L’aumento delle conoscenze scientifiche e dei dati su Marte e il suo comportamento ha portato a più studi focalizzati sulla possibile costruzione su Marte. Ma prima di addentrarsi più a fondo nelle ultime ricerche sull’argomento, facciamo un breve excursus su come la missione su Marte è progredita nel tempo.
Una Breve Storia delle Missioni Importanti su Marte
Più di cinque decenni fa, nel 1965, la sonda Mariner 4 della NASA arrivò su Marte e inviò 21 foto del pianeta sulla Terra. Sei anni dopo, nel 1971, il lander Mars 3 dell’Unione Sovietica completò un atterraggio morbido su Marte. Nello stesso anno, la sonda Mariner 9 della NASA scoprì vulcani e Valles Marineris, e mentre catturava migliaia di foto, alla fine le inviò indietro dall’orbita di Marte.
Source: NASA
Nel 1976, Viking 1 e Viking 2 arrivarono su Marte e inviarono i loro lander sulla superficie. Mentre ogni spacecraft poteva tornare in sicurezza per anni di dati, non poterono dimostrare l’esistenza di microorganismi su Marte.
Dopo il 1976, ci vollero oltre due decenni per raggiungere un significativo progresso nella missione su Marte. Fu nel 1997 che il lander Pathfinder della NASA e il rover Sojourner arrivarono sulla superficie di Marte.
Source: Research Gate
Nel 2001 la sonda Mars Odyssey della NASA iniziò. Finora, è stata una delle imprese più significative focalizzate su Marte con più di due decenni di invio di dati dal pianeta rosso alla Terra.
I viaggi su Marte non sono rimasti limitati agli sforzi degli Stati Uniti. Molti altri paesi hanno seguito la strada negli anni successivi. Ad esempio, nel 2014, la missione Orbiter dell’India arrivò su Marte. Nel 2021, la prima missione interplanetaria degli Emirati Arabi Uniti, l’Orbitatore Hope, arrivò su Marte. Nel 2021, la missione Tianwen-1 della Cina arrivò in orbita. Tre mesi dopo, la Cina fu in grado di distribuire il lander e il rover.
Come si presenta ora, una serie di paesi e aziende sono fortemente impegnati nelle loro rispettive missioni per conoscere meglio Marte. Istituti di ricerca rinomati stanno facendo del loro meglio. Uno di questi 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 piena 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 della prima Marte.
Hanno calcolato la capacità di assorbimento del carbonio organico dei clasti di età Noachiana. I loro calcoli, la parte numerica dei quali vedremo più tardi, potrebbero aiutare a calcolare il volume del serbatoio che verrebbe 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 sembrare troppo scientifico per il comune uomo da capire e comprendere, ciò che gli scienziati hanno proposto attraverso il loro studio è che gran parte dell’atmosfera mancante di Marte potrebbe essere bloccata nella crosta del pianeta. Ulteriormente elaborando sull’origine del fenomeno, gli scienziati hanno sottolineato la possibilità che l’acqua, mentre era ancora presente sul pianeta, scorresse attraverso certi tipi di rocce e innescasse una lenta catena di reazioni che progressivamente estrae il biossido di carbonio dall’atmosfera e lo converte in metano.
Il metano era la forma di carbonio che poteva rimanere immagazzinata per eoni sulla superficie del pianeta. Ciò che era il risultato più utile di questa ricerca per la comunità scientifica interessata a Marte era 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 al Dipartimento di Scienze della Terra, Atmosfera e Pianeti (EAPS) del MIT:
“Questo metano potrebbe ancora essere presente e forse anche utilizzato come fonte di energia su Marte nel futuro.”
L’Importanza di Conoscere la Storia del Pianeta
Mentre la ricerca e i suoi risultati hanno un grande potenziale per il nostro futuro, il breakthrough non avrebbe potuto essere raggiunto dagli scienziati se non avessero studiato la storia e la composizione del pianeta.
Gli sforzi per scoprire questa storia hanno portato a diverse intuizioni cruciali. Ad 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 portò alla produzione di smectiti sulla Terra.
Smectite – un tipo di minerale argilloso di superficie – è noto per essere una trappola molto efficace per il carbonio. Un singolo grano di smectite ha una moltitudine di pieghe per il carbonio da rimanere immobile per miliardi di anni.
Gli effetti dell’alterazione ultramafica su Marte erano simili. I clasti di età Noachiana formatisi a causa di questa alterazione potevano immagazzinare carbonio organico. Fino a 1,7 bar di CO2 potevano essere assorbiti sulla superficie dell’argilla. L’accoppiamento della metanogenesi abiotica con le migliori stime della storia di Marte δ13C ha portato gli scienziati a prevedere un serbatoio di 0,6-1,3 bar di CO2 equivalente.
Gli scienziati hanno scavato più a fondo in questo fenomeno di rocce ultramafiche. Hanno esplorato la possibilità che l’acqua reagisse con le rocce ultramafiche profonde di Marte in un modo che avrebbe prodotto argille che coprono la superficie oggi. La loro ricerca li ha portati a credere che la roccia fosse ricca del minerale olivina.
Hanno ulteriormente esaminato le prospettive e le potenzialità di queste rocce ricche di olivina nell’immagazzinare il carbonio, il che li ha portati ad affermare la possibilità che l’olivina reagisse con l’acqua che scorreva attraverso la crosta. L’olivina – essendo un minerale ricco di ferro ridotto – avrebbe potuto legarsi all’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 il biossido di carbonio nell’acqua per formare metano.
Il lavoro, supportato in parte dalla National Science Foundation, potrebbe essere un cambiamento di gioco poiché gli scienziati coinvolti hanno fatto diverse affermazioni significative.
“A questo punto nella storia di Marte, pensiamo che il CO2 sia ovunque, in ogni angolo e in ogni nicchia, e l’acqua che scorre attraverso le rocce è piena di CO2 anche.”
– Joshua Murray
Elaborando l’importanza della ricerca, Bruce Jakosky, professore emerito di geologia all’Università del Colorado e principale investigatore della missione Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN), che ha orbitato e studiato l’atmosfera superiore di Marte dal 2014, ha detto:
“Murray e Jagoutz esaminano l’interazione chimica delle rocce con l’atmosfera come mezzo per rimuovere il CO2. Alla fine alta delle nostre stime di quanto sia avvenuta l’alterazione, questo potrebbe essere un processo importante per rimuovere il CO2 dall’atmosfera precoce di Marte.”
Per riassumere, la ricerca ha scavato nella storia del pianeta rosso per capire dove è finito il CO2 da un’atmosfera precoce e più spessa. La domanda è senza dubbio fondamentale per capire l’atmosfera di Marte, il suo clima e l’abitabilità dei microrganismi.
Oltre agli istituti di ricerca, ci sono aziende interessate a esplorare Marte. Una di queste aziende è SpaceX.
#1. SpaceX
Missione Marte di SpaceX lavora con la visione di aprire la strada per rendere l’umanità multiplanetaria. Elon Musk, il noto fondatore di SpaceX, una figura globale discussa nel campo dell’esplorazione spaziale e oltre, è immensamente ambizioso con la missione di SpaceX su Marte.
“Vuoi svegliarti al mattino e pensare che il futuro sarà grande – e questo è ciò che significa essere una civiltà spaziale. È credere nel futuro e pensare che il futuro sarà migliore del passato. E non posso pensare a nulla di più emozionante che andare lì e essere tra le stelle.”
– Musk, mentre delineava la sua visione
Soluzione SpaceX per Marte: Starship
Starship è la navicella spaziale e Super Heavy rocket combinati di SpaceX. La combinazione sta come un sistema di trasporto completamente riutilizzabile progettato per trasportare sia l’equipaggio che il carico nell’orbita terrestre, sulla Luna, su Marte e oltre. Ha guadagnato la reputazione di essere il veicolo di lancio più potente mai sviluppato, in grado di trasportare fino a 150 tonnellate completamente riutilizzabili e 250 tonnellate espendibili.
La dichiarazione ufficiale di SpaceX afferma che ha sei mesi per raggiungere Marte e entrerà nell’atmosfera di Marte a 7,5 chilometri al secondo. Si fermerà aerodinamicamente. È in grado di essere rifornito in orbita, consentendo di trasportare fino a 100 tonnellate su Marte.
Con una capacità di riutilizzo elevata incorporata, la nave cisterna ha il potenziale per ridurre i costi della missione poiché il costo principale sarebbe solo quello dell’ossigeno e del metano, un affare a basso costo nel complesso.
Il motivo per cui SpaceX è interessata a Marte è multidimensionale. L’azienda vede Marte come uno dei vicini abitabili della Terra con una quantità decente di luce solare. Mentre riconosce il freddo del pianeta, è fiduciosa di riscaldarlo.
Tuttavia, secondo l’ammissione di Musk, la missione su Marte rimane un affare costoso. Secondo il suo post su X della prima metà di questo mese:
“Attualmente costa circa un miliardo di dollari per tonnellata di carico utile sulla superficie di Marte. Ciò deve essere migliorato a 100.000 dollari/tonnellata per costruire una città autosufficiente lì, quindi la tecnologia deve essere 10.000 volte migliore. Estremamente difficile, ma non impossibile.”
SpaceX lavora in collaborazione con la NASA. Il 26 settembre 2024, la NASA ha invitato il pubblico a partecipare come ospiti virtuali nel lancio della missione SpaceX Crew-9 della NASA, poiché l’astronauta della NASA Nick Hague, comandante, e il cosmonauta russo Aleksandr Gorbunov, specialista di missione, sarebbero partiti a bordo di una navicella spaziale Dragon di SpaceX, lanciata non prima delle 13:17 EDT di sabato 28 settembre, dal Complesso di lancio 40 della Stazione della Forza Spaziale di Cape Canaveral in Florida.
SpaceX è considerata una delle aziende private più cruciali e segrete lì che è cresciuta da un reddito di 2 miliardi di dollari a, secondo quanto riportato, 9 miliardi di dollari per il 2023 con una previsione di 15 miliardi di dollari per il 2024 e 3 miliardi di dollari di utili.
#2. Blue Origin
Un’altra azienda che opera nello stesso spazio di mercato di SpaceX è Blue Origin. Lavora con la missione di ‘costruire una strada per lo spazio in modo che i nostri figli possano costruire il futuro.’
Fondata con la visione di consentire a milioni di persone di vivere e lavorare nello spazio per il beneficio della Terra, Blue Origin immagina un futuro in cui l’umanità possa sfruttare le risorse illimitate dello spazio e spostare le industrie dannose oltre il nostro pianeta per preservare la Terra—nostra Blue Origin.
L’azienda ha la sua visione suddivisa in componenti di missione raggiungibili che includono l’aumento dell’accesso allo spazio attraverso razzi riutilizzabili, vuole sviluppare i veicoli spaziali del futuro che saranno nulla più che veicoli di lancio riutilizzabili e sistemi nello spazio che sono sicuri, a basso costo, e servono le esigenze di tutti i clienti civili, commerciali e della difesa.
L’azienda ha condotto test di volo della sua sonda New Shepard e dei suoi sistemi di sicurezza ridondanti dal 2012. Ha condotto 22 missioni consecutive di successo finora, compresi tre test di fuga di successo. L’azienda ritiene che la riutilizzabilità operativa sia l’unico modo per ridurre il costo di accesso allo spazio e che sia la sua soluzione – New Shepard e New Glenn – siano state progettate con la riutilizzabilità in mente fin dall’inizio.
Sarebbe pertinente notare qui che il programma di lancio della NASA (LSP) ha assegnato a New Glenn il contratto ESCAPADE, una parte del programma NASA Small Innovative Missions for Planetary Exploration (SIMPLEx), una missione di due spacecraft per studiare la magnetosfera di Marte.
Secondo gli ultimi rapporti disponibili, Blue Origin ha raccolto $596,4M in 8 round finora con l’ultimo round di finanziamento essere un Grant – VII per 34,7M il 25 luglio 2023.
Pensieri Conclusivi
È indubbio che i leader aziendali più visionari del mondo stanno esplorando Marte. Allo stesso tempo, i migliori istituti di ricerca e le agenzie spaziali di molti paesi stanno anche lavorando su di esso. L’obiettivo è stabilire una rotta sicura e conveniente per Marte.
Tuttavia, ciascuno degli stakeholder è ben consapevole che il successo dipende da una comprensione efficace degli eventi passati che sono accaduti sul pianeta. Secondo l’ammissione ufficiale della NASA, l’agenzia, nel corso degli anni, ‘ha intrapreso uno sforzo sistematico per determinare la storia precoce di Marte e come può aiutarci a capire la formazione e l’evoluzione di mondi abitabili, compresa la Terra.’
Tuttavia, tali sforzi richiederanno più risorse, sia finanziarie che intellettuali. Ad esempio, il Programma di ritorno dei campioni lanciato dalla NASA, che cerca progetti innovativi per riportare campioni preziosi da Marte alla Terra, sarà una delle missioni più complesse che la NASA abbia mai intrapreso. Ha un budget di 11 miliardi di dollari.
Secondo l’amministratore della NASA Bill Nelson:
“Atterrare in sicurezza e raccogliere i campioni, lanciare un razzo con i campioni di un altro pianeta – che non è mai stato fatto prima – e trasportare in sicurezza i campioni per oltre 33 milioni di miglia fino alla Terra non è un compito facile. Dobbiamo pensare fuori dagli schemi per trovare una strada in avanti che sia sia conveniente che restituisca i campioni in un lasso di tempo ragionevole.”
Con tutte queste missioni gigantesche in corso, è anche importante ricordare che l’allocazione di fondi per programmi spaziali potrebbe anche significare una carenza di risorse negli sforzi per rendere il nostro pianeta Terra sostenibile. È necessario trovare un equilibrio in cui 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.
