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 entro il 2035 (tenendo conto dell’inflazione), rispetto a $630 miliardi nel 2023.
Uno dei punti salienti che spinge gli investitori a salire a bordo della corsa all’esplorazione spaziale è la colonizzazione di Marte. L’aumento delle conoscenze scientifiche e dei dati su Marte e sul suo comportamento ha portato a più studi focalizzati sulla potenziale costruzione su Marte. Ma prima di approfondire le ultime ricerche 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, il 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’URSS completò un atterraggio morbido su Marte. Nello stesso anno, il 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 lander sulla superficie. Mentre ogni veicolo spaziale poteva riportare in sicurezza anni di dati, non riuscirono a dimostrare l’esistenza di microrganismi su Marte.
Dopo il 1976, ci vollero più di due decenni per raggiungere un importante progresso nella missione su 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 scia 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 suo 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. 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 nascondersi 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 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 stimare il volume del serbatoio che sarebbe usato 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 la gente comune 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 intrappolata nella crosta ricoperta di argilla del pianeta. Approfondendo ulteriormente 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 di recuperare questo carbonio marziano sequestrato e convertirlo 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, Atmosferiche 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 diverse intuizioni 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.
La smectite – un tipo di minerale argilloso di superficie – è nota 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.
Hanno inoltre esaminato le prospettive e il potenziale di queste rocce ricche di olivina nell’immagazzinare carbonio, arrivando a ipotizzare che l’olivina reagisse con l’acqua che filtrava attraverso la crosta. L’olivina – essendo un minerale ricco in una forma ridotta di ferro – potrebbe aver legato l’ossigeno presente nell’acqua, rilasciando idrogeno e formando il ferro rosso ossidato, che conferisce 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 il CO2 sia ovunque, in ogni angolo e fessura, e l’acqua che percola attraverso le rocce sia piena di CO2 anche.”
– Joshua Murray
Approfondendo l’importanza della ricerca, Bruce Jakosky, professore emerito di geologia presso l’Università del Colorado e investigatore principale della missione Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN), che orbita e studia l’atmosfera superiore di Marte dal 2014, ha dichiarato:
“Murray e Jagoutz esaminano l’interazione chimica delle rocce con l’atmosfera come mezzo per rimuovere CO2. Nella nostra stima più alta di quanto sia avvenuta l’alterazione, questo potrebbe essere un processo importante per rimuovere CO2 dall’atmosfera primordiale di Marte.”
In sintesi, la ricerca ha scavato nella storia del pianeta rosso per capire dove sia finito il CO2 da un’atmosfera più spessa e precoce. La questione 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 grande – ed è questo ciò 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 immaginare nulla di più eccitante che andare là fuori ed essere tra le stelle.”
– Musk, mentre descriveva la sua visione
Soluzione Marte di SpaceX: Starship
Starship è l’astronave di SpaceX e Super Heavy rocket combined. 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.
Gli ufficiali di SpaceX affermano che ci vogliono sei mesi per arrivare su Marte e che entrerà nell’atmosfera marziana a 7,5 chilometri al secondo. Decelererà aerodinamicamente. È in grado di rifornirsi in orbita, consentendo di trasportare fino a 100 tonnellate su Marte.
Con un’elevata capacità di riutilizzo integrata, il serbatoio di rifornimento 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 complessivamente.
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. Pur riconoscendo 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 della prima metà di questo mese:
“Attualmente costa circa un miliardo di dollari per tonnellata di carico utile utile sulla superficie di Marte. È necessario migliorare 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 collabora con la NASA. Il 26 settembre 2024, 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, che sarebbero stati a bordo di un veicolo spaziale SpaceX Dragon, con lancio non prima delle 13:17 EDT di sabato 28 settembre, dal Complex-40 del Cape Canaveral Space Force Station in Florida.
SpaceX è considerata una delle aziende private più cruciali e riservate, che è cresciuta da un fatturato non redditizio di $2 miliardi a, secondo i rapporti, $9 miliardi per il 2023 con una proiezione di $15 miliardi nel 2024 e $3 miliardi di utili.
#2. Blue Origin
https://www.blueorigin.com/
Un’altra azienda che opera famosamente nello stesso settore di SpaceX è Blue Origin di Jeff Bezos. Essa lavora con la missione di ‘costruire una strada verso lo spazio così che 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 spostare le industrie dannose oltre il nostro pianeta per preservare la Terra — il nostro Blue Origin.
L’azienda ha la sua visione suddivisa in componenti di missione realizzabili, che includono l’aumento dell’accesso allo spazio tramite razzi riutilizzabili, lo sviluppo di veicoli spaziali del futuro che saranno solo 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 fuga riusciti. L’azienda crede che la riutilizzabilità operativa sia l’unico modo per ridurre il costo di accesso allo spazio, e sia le sue soluzioni – New Shepard e New Glenn – sono state progettate con la riutilizzabilità 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 NASA Small Innovative Missions for Planetary Exploration (SIMPLEx), una missione a due veicoli 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 che è stato un Contributo — VII per $34.7M il 25 luglio 2023.
Considerazioni finali
È indubbio che i leader aziendali più visionari del mondo stanno esplorando Marte. Allo stesso tempo, le migliori istituzioni di ricerca e le agenzie spaziali di molti paesi vi partecipano. L’obiettivo è stabilire una rotta sicura ed economica verso Marte.
Tuttavia, tutti gli stakeholder sono ben consapevoli che il successo dipende da una comprensione efficace degli eventi passati accaduti al 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 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 progetti innovativi per riportare campioni preziosi da Marte alla Terra, sarà una delle missioni più complesse mai intraprese dalla NASA. Ha un budget di US$11 miliardi.
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 restituire i campioni in un lasso di tempo ragionevole.”
Con tutte queste missioni gigantesche in corso, bisogna anche ricordare che l’allocazione di fondi per programmi spaziali provvisori potrebbe comportare una carenza di risorse negli sforzi per rendere il nostro pianeta Terra sostenibile. È necessario trovare un equilibrio in cui le missioni spaziali portino benefici alla Terra e ai suoi abitanti, alla civiltà umana, al regno animale e alla natura abbondante in cui viviamo.
