Intervista al team di scienziati italiani autori dell'articolo che valuta il ruolo dell'argilla e dei sali sull'origine dei riflessi luminosi basali di Marsis

19 Gennaio 2022

La scorsa estate alcuni articoli pubblicati su Geophysical Research Letters hanno messo in dubbio le misurazioni effettuate dal radar MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding) montato a bordo della sonda ESA Mars Express pubblicate su Science e Nature Astronomy. Al centro degli studi la possibilità che le forti riflessioni basali misurate da MARSIS al polo sud marziano siano dovute alla presenza di acqua liquida sotto i ghiacci polari.

Ora un team di ricercatori italiani ha effettuato una serie di nuove misure di laboratorio presso il Dipartimento di Matematica e Fisica di Roma Tre e ha raccolto le proprie considerazioni in un articolo ‘Assessing the role of clay and salts on the origin of MARSIS basal bright reflections pubblicato su Earth and Planetary Science Letters.

Abbiamo chiesto agli autori dello studio di parlarci di questo nuovo lavoro, che valuta il ruolo dell'argilla e dei sali sull'origine dei riflessi luminosi basali di MARSIS.

Perchè avete deciso di scrivere questo articolo?

Elena Pettinelli, Dipartimento di Matematica e Fisica, Università degli studi Roma Tre: “I recenti articoli pubblicati su Geophysical Research Letters hanno messo in discussione i nostri risultati pubblicati su Science (Orosei et al., 2018) e su Nature Astronomy (Lauro et al., 2021) ovvero, la possibilità che le forti riflessioni basali misurate da MARSIS al polo sud marziano siano dovute alla presenza di acqua liquida sotto i ghiacci polari. Uno dei punti nodali è la temperatura alla base dei ghiacci, che sembra essere troppo bassa (circa 200 K) e richiede una alta concentrazione di sali capaci di deprimere il punto di congelamento dell’acqua. Questi articoli hanno proposto spiegazioni alternative come la presenza di argille o di ghiacci salini le cui proprietà dielettriche sarebbero in grado di generare forti riflessioni basali. Consapevoli che il metodo scientifico si basa sulla assunzione di una ipotesi e sulla sua verifica, attraverso esperimenti o analisi dei dati, non ci restava che rimboccarci le maniche e verificare tali ipotesi. Avendo già lavorato in passato su questi materiali, proprio per supportare le misure di MARSIS, ci siamo resi conto che i lavori pubblicati su Geophysics Research Letters avevano diversi punti deboli. Prima di tutto erano in contraddizione con la teoria dielettrica delle argille e dei ghiacci salini, poi le misure presentate nell’articolo di Smith e colleghi non sembravano essere in accordo con la vasta letteratura sperimentale sulle proprietà dielettriche delle argille. Tuttavia, poiché le misure a temperature marziane ed alla frequenza di MARSIS erano poche abbiamo deciso di integrarle con nuove misure di laboratorio.”

 Che cosa dice l'articolo?

Elisabetta Mattei, Dipartimento di Matematica e Fisica, Università degli studi Roma Tre: “Abbiamo effettuato delle misure di laboratorio al Dipartimento di Matematica e Fisica di Roma Tre su campioni di sedimenti argillosi simili a quelli trovati su Marte, che confermano che alle temperature tipiche della base dei depositi polari sud marziani (200 K), ed alle frequenze di MARSIS, le argille non possono generare forti riflessioni come recentemente ipotizzato dai due articoli pubblicati da Smith e colleghi (2021) e Bierson e colleghi (2021). Le nostre misure sono in perfetto accordo con la teoria delle proprietà dielettriche e con le misure sperimentali effettuate da molti autori negli ultimi sessant’anni su diversi tipi di argille a basse temperature e a diverse frequenze. Inoltre, poiché sappiamo che l’acqua alla base del ghiaccio non può essere pura perché sarebbe allo stato solido alle temperature marziane, abbiamo cominciato ad investigare in dettaglio le proprietà dielettriche di soluzioni saline contenenti sali particolari, come i perclorati e i cloruri, che sono stati trovati sulla superficie di Marte. Questo lavoro è stato fatto in collaborazione con un collega americano, David Stillman, del Southwest Research Institute a Boulder (Colorado) che firma con noi l’articolo. Il nostro lavoro dimostra che l’acqua può trovarsi in diverse condizioni: mescolata al ghiaccio, nei pori dei sedimenti basali o accumulata alla base dei depositi polari. I risultati mostrano inoltre che, contrariamente a quanto ipotizzato da altri ricercatori, le concentrazioni di sali necessarie per mantenere l’acqua liquida anche a basse temperature (circa 200K) sono relativamente piccole e non richiedono che le soluzioni siano ipersaline. Questo risultato, oltre ad essere compatibile con le concentrazioni di sali trovate sulla superficie di Marte, ha importanti conseguenze sulla possibilità che questa acqua fredda basale possa ospitare la vita.”

E ora?

Roberto Orosei, Istituto di Radioastronomia (IRA), Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), Bologna: 'C'è ancora molto lavoro da fare a partire da nuove misure del radar per confermare quanto visto in precedenza, e per approfondire lo studio di altre aree dove sono stati rilevati echi radar sotterranei analoghi a quelli che hanno portato all'identificazione dell'acqua. A breve si discuterà se continuare a far funzionare Mars Express fino alla fine del 2025, oppure spegnerla a fine anno. Per noi è molto importante proseguire le misure, e speriamo di contribuire a convincere l'ESA in tal senso. L'analisi dei dati già a disposizione è comunque ben lontana dall'essere terminata, mentre stiamo ampliando il ventaglio di tecniche e metodi con cui studiamo le proprietà del segnale radar. Le possibilità di studio e sperimentazione sono ancora moltissime, c'è ancora un tesoro di conoscenza sulla storia geologica e climatica di Marte nascosto nei dati di MARSIS.”

 Quale ruolo ha svolto ed intende svolgere l’ASI?

Angelo Olivieri, Unità Volo Umano e Sperimentazione Scientifica ASI: L’ASI ha finanziato la realizzazione del Radar MARSIS ed i team scientifici che in questi anni si sono meravigliosamente prodigati nel cercare di analizzarne i dati prodotti. Bisogna dire che gli investimenti fin qui fatti sono stati molto ben compensati e l’Agenzia Nazionale non può che tenerne conto. Anche per questo ultimamente sono stati investiti altri fondi per la realizzazione di un radar simile che volerà sulla missione dell’ESA JUICE per l’esplorazione delle lune di Giove. Altri investimenti sono previsti per la missione EnVision che studierà il pianeta Venere.

Bibliografia

Bierson, C. J., Tulaczyk, S., Courville, S. W., Putzig, N. E. 2021. Strong MARSIS Radar Reflections From the Base of Martian South Polar Cap May Be Due to Conductive Ice or Minerals. Geophysical Research Letters 48. doi:10.1029/2021GL093880

Lauro, S. E. and 12 colleagues 2021. Multiple subglacial water bodies below the south pole of Mars unveiled by new MARSIS data. Nature Astronomy 5, 63–70. doi:10.1038/s41550-020-1200-6

Orosei, R. and 21 colleagues 2018. Radar evidence of subglacial liquid water on Mars. Science 361, 490–493. doi:10.1126/science.aar7268

Smith, I. B. and 6 colleagues 2021. A Solid Interpretation of Bright Radar Reflectors Under the Mars South Polar Ice. Geophysical Research Letters 48. doi:10.1029/2021GL093618

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