Figura 1: mappatura della
distribuzione del metano su Marte (credits NASA) |
Dopo aver assistito
all’ennesima – e non certo ultima – dimostrazione su come l’informazione
relativa all’esplorazione di Marte venga data al Pubblico in modo così poco
professionale, abbiamo anche noi deciso di spendere due parole circa la presenza
di metano sul "Pianeta Rosso". Vogliamo tuttavia ricordare ai nostri Cari
Lettori che questa è la seconda volta in cui affrontiamo il tema del metano di
Marte:
"DA DOVE
ARRIVA IL METANO DI MARTE?"
era infatti il titolo del precedente articolo
dell’estate 2005, quasi quattro anni fa! Cosa sarebbe cambiato da allora e cosa
c’è di nuovo da quando, nel 2003, la Mars Express rilevò tracce di metano
nell’atmosfera marziana? Ebbene, dal nostro punto di vista non è cambiato
niente! Proprio nulla. E spiegheremo il perchè.
Anzitutto, non è vero che
la NASA avrebbe dato quasi per certa l’origine biologica del metano di Marte.
Piuttosto, sono stati gli organi di informazione (riferendoci all’Italia) a
farlo. Inoltre questa non è, come abbiamo letto in qualche "notiziola", una
rivelazione "shock". Ci mancherebbe. Ancor più importante è tenere a mente che
l’idea di trovare il metano su Marte non è una novità: il dr. Michael J.
Mumma è impegnato in tale ricerca da circa otto anni, mentre i prof. Vittorio
Formisano, analizzando i dati inviati dalla Mars Express, lo individuò nel 2004.
Togliamoci, dunque, il sensazionalismo mediatico di dosso ed atteniamoci ai
fatti.
Il dibattito verte
fondamentalmente su due ipotesi: quella biologica e quella geologica. In
pratica, Scienziati ed Appassionati sono divisi fra chi ritiene il metano di
Marte quale prodotto di organismi viventi e chi sostiene invece che questo gas
sia il prodotto di attività endogene, ma di tipo geologico. Nondimeno, qualcuno
pensa che siano verosimili entrambi le ipotesi. A questo punto – forse – sarebbe
il caso di approfondire meglio la nostra conoscenza sul gas metano.
CHE COS’E’ IL METANO –
Il metano è un idrocarburo
composto da quattro atomi di idrogeno ed un atomo di carbonio (CH4).
Si tratta di un gas naturale che, bruciando, produce una notevole quantità di
calore per massa unitaria. La reazione di combustione, se è presente l’ossigeno
quale comburente, è la seguente:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
[+ 891 kJ/mol], ovvero: da una molecola di metano
che brucia su due molecole di ossigeno (O2) otterremo una
molecola di anidride carbonica (CO2) e due molecole
d’acqua (H2O). Tra le altre caratteristiche di spicco del
metano possiamo annoverare il forte legame covalente carbonio-idrogeno ed il suo
potenziale di "gas serra" che risulta essere 23 volte superiore del CO2.
Il motivo per il quale sembra esistere tanto entusiasmo sulla presenza del
metano nell’atmosfera di Marte potrebbe essere dovuta al fatto che sulla Terra
generalmente ha origine dalla decomposizione di determinate sostanza organiche in
assenza di ossigeno. Il metano, oltretutto, viene emesso anche dalla
decomposizione di rifiuti solidi urbani, in ambienti paludosi, dalla digestione
del bestiame, da batteri metanogeni vari, dalle biomasse e attraverso
l’estrazione di petrolio. Se non intervengono fattori tali da bruciarlo in breve
tempo, il metano non rimane in atmosfera per lunghissimi periodi, non oltre i
350-400 anni.
|
Figura 2: schema della
molecola di metano (fonte: wikipedia.org)
|
ORIGINE E
CONSERVAZIONE DEGLI IDROCARBURI (COMPRESO IL METANO) –
Sulla Terra il processo
geologico che conduce al metano parte dalle cosiddette "rocce madre", ossia
rocce e sedimenti dai quali si originano praticamente tutti gli idrocarburi
solidi e liquidi. Le "rocce madre" abbondano in materia organica generalmente
derivata dai resti di organismi morti e decomposti ma, a causa della scarsa
ossigenazione, il materiale anziché venire ossidato si accumula e viene poi
sepolto da altro materiale (anche di diversa composizione). Col trascorrere del
tempo la massa si trasforma in kerogene e, man mano che sprofonda, aumenta pure
la relativa temperatura. Allorché avrà superato valori intorno ai 100°C i legami
molecolari del kerogene inizieranno a spezzarsi dando origine a composti sempre
più semplici, ovvero gli idrocarburi. La progressione dovrebbe essere così
riassumibile: KEROGENE >> IDROCARBURI SOLIDI >> IDROCARBURI LIQUIDI >>
IDROCARBURI GASSOSI. Questa è, almeno nella sostanza, una spiegazione che la
Geologia Terrestre offre per identificare origine e presenza di metano sul
nostro pianeta. Per quel che concerne il petrolio esistono tipologie di rocce
denominate "reservoir" le quali
sono capaci sia di trattenerlo che di cederlo. Comunque, tutti i processi qui
descritti avvengono generalmente entro le cosiddette "trappole strutturali",
ovvero strutture geologiche prodotte da faglie o anticrinali che permettono agli
idrocarburi di stazionare nel sottosuolo costituendo i giacimenti.
Figura 3: rappresentazione
schematizzata di giacimento di metano terrestre con affioramento in
superficie |
IL DILEMMA DEL METANO DI
MARTE – Il merito di tale scoperta
lo si deve al valido supporto offerto dallo strumento PFS
(Planetary Fourier Spectrometer)
montato a bordo della Mars Express,
all’Infrared Telescope Facility ed al telescopio W.M. Keck, situato nelle isole
Hawaii, a Mauna Kea.
Probabilmente i nostri
Cari Lettori si saranno persuasi nel credere che, effettivamente, il metano di
Marte dovrebbe altresì essere un emissione di natura biologica. Certo, è
un’ipotesi che noi non vogliamo scartare aprioristicamente in quanto, nel limite
del ragionevole, cerchiamo di essere possibilisti (a prescindere poi dalla
tipologia di possibilismo che si vuole intendere). Si consideri ad esempio la
recente autorevole affermazione del prof. Colin Pillinger: “il metano è
un prodotto biologico e perchè ve ne sia su Marte è necessario che esista una
fonte capace di rinnovarsi. Se si trova metano nell’atmosfera è legittimo
sospettare che vi sia una qualche forma di vita”.
Il dr. Michael J. Mumma,
scienziato del Goddard Space Flight Center della Nasa, in una recente conferenza
ha riassunto i risultati della sua ricerca evidenziando che esistono su Marte
alcune aree del pianeta più sensibili alle emissioni di questo gas: Nili Fossae,
Terra Sabae e Syrtis Major. Si calcola che nel 2003 sarebbero state emesse
circa 21 mila tonnellate di metano e comunque, sempre secondo Michael J. Mumma,
il tasso di immissione in atmosfera ammontava a circa 0,6 kg per secondo.
Anche la ricercatrice americana Lisa Pratt dice: "Tutto ciò è molto eccitante
perché abbiamo le prove che dobbiamo pensare alle possibilità di vita su Marte.
Forse dobbiamo pensare che nelle profondità
marziane la vita sia davvero nascosta anche oggi”.
Il possibilismo di questi
scienziati è ammirevole e merita il nostro rispetto, per quanto sia stato
erroneamente frainteso e interpretato come un "Sì, c’è vita!". Di parere
contrario è il dr. Marcello Coradini (scienziato italiano dell’ESA). Egli dice:
"Non si tratta certamente di un segnale della presenza di batteri.
I pennacchi di metano osservati su Marte non
sono il risultato di un’attività biologica: una tale quantità’ di metano potrebbe essere prodotta solo da 10.000 mucche concentrate
nello stesso posto. Non si tratta assolutamente di una prova indiretta della
presenza di vita".
Qui sotto: immagini della sonda Mars Reconnaissance Orbiter
|
Depositi di olivina nelle regioni di
Nili Fossae e Nilosyrtis (PSP_010285_2090). Credits NASA
|
Depositi di olivina nelle regioni di
Nili Fossae e Nilosyrtis (PSP_009652_2115). Credits NASA
|
Probabili depositi di carbonati nella
regione di Nili Fossae (PSP_010219_2020).
Credits NASA
|
Non sarà che stiamo assistendo ad una
pacifica diatriba fra scienziati europei ed americani? Beh, ammesso e non
concesso, la cosa che dovrebbe interessarci è l’insieme di queste divergenti
opinioni. Vediamo di fare ora qualche valutazione.
Figura 4: rappresentazione
schematica di sacche strutturali nel sottosuolo di Marte contenenti
petrolio e metano abiotici e relativi affioramenti di superficie.
Naturalmente è un’ipotesi. |
Il fatto che il metano sia un prodotto di
organismi viventi non vuol dire che laddove c’è metano c’è anche vita. Questo
gas, giustamente come osservava Coradini, può derivare da attività geologiche.
E’ più o meno lo stesso discorso dell’acqua, ovvero: non è detto che dove c’è
acqua c’è – automaticamente – vita. Semmai, dovremmo ragionare partendo dal
presupposto inverso: sono le forme di vita che utilizzano l’acqua e producono
metano.
Ancora più interessante sarebbe
andarci a rivedere il nostro precedente articolo sull’argomento, in
quanto avevamo raccolto e commentato alcuni autorevoli pareri di geologi i quali
offrirono una spiegazione, tutto sommato, abbastanza semplice e coerente
riguardo la presenza di metano su Marte. In sostanza, poichè sul "pianeta rosso"
esisterebbe una notevole quantità di olivina, è plausibile ipotizzare che
proprio questo minerale costituirebbe la principale fonte di metano. L’olivina
quando viene a contatto con l’acqua o con il CO2
(contenenti l’ossigeno) subisce una metamorfosi trasformandosi in minerale di
serpentina. L’olivina, come mostrato da diversi fotogrammi della sonda MRO,
abbonda sia in superficie, ma sopratutto nel sottosuolo. La nostra opinione,
dunque, si avvicina a quella del dr. Coradini con la differenza che, mentre lo
scienziato parlava di possibili attività vulcaniche sotterranee, noi invece
riteniamo già sufficiente il metamorfismo dell’olivina per spiegare la maggior
parte del metano rilasciato nell’atmosfera di Marte.
METANO: DI ORIGINE
BIOLOGICA? –
L’ipotesi biologica, come abbiamo detto, non
la scartiamo del tutto perchè, probabilmente, una qualche forma di vita endogena
potrebbe contribuire all’ammontare totale dell’apporto a livello planetario. Non
possiamo invece ritenere corretta l’opinione del prof.
Colin Pillinger per un’altra ragione
semplicissima: il metano di Marte in confronto a quello presente su Giove è meno
che una goccia nell’oceano. Eppure (almeno che ci risulti) nessuno finora si è mai
spinto in ipotesi tanto esotiche (per quanto affascinanti) da ritenere quello di
Giove, appunto di
origine, biologica. Senza contare il satellite di Saturno Titano! La missione Cassini-Huygens ci ha confermato che sulla superficie di questa fredda luna
esistono veri e propri mari di metano liquido. E, siccome le temperature
mediamente si aggirano sui -180°C, questo idrocarburo si comporta come l’acqua
sulla Terra: mari di metano, nubi di metano e piogge di metano. Sarà forse il
prodotto di forme di vita? Ebbene, la risposta ci sembra abbastanza ovvia. Non
vogliamo inoltre tralasciare i pianeti Urano e Nettuno. Essi abbondano di metano
in modo più che evidente, tant’è vero che il loro stesso colore, tipicamente
blu, è dato dalla dispersione della luce azzurra provocata dalle molecole di
metano. Anche qui origine biologica? Con tutto il nostro possibilismo ed
apertura mentale, insomma, ci sembra alquanto irragionevole ritenerlo
plausibile.
Dunque, il dilemma del
metano di Marte ci mette nelle condizioni di chiederci da dove arrivano gli
idrocarburi. A questo punto si potrebbe tentare un approccio diverso:
invertire la tesi geologica terrestre. In altre parole, l’origine degli
idrocarburi sarebbe parte integrante del processo formativo dei pianeti.
Partendo dalla nebulosa planetaria, ricca ovviamente di idrogeno e carbonio, si
costituirono nelle proto-masse planetarie dapprima i radicali metino (CH) >>
metilene (CH2) >> metile (CH3) >>
metano (CH4). Successivamente, man mano che i pianeti
acquistarono solidità e si differenziavano strutturalmente e chimicamente, gli
idrocarburi divennero parte stessa del complesso di materiali dei pianeti
stessi, per cui in quelli più ricchi di metalli e metalloidi si formarono
idrocarburi liquidi come il petrolio abiotico. Nei pianeti gassosi la
quantità di elementi metallici (insomma i minerali rocciosi) dovette risultare
bassa rispetto alle dimensioni dei pianeti stessi; di conseguenza gli
idrocarburi rimasero sostanzialmente semplici e sottoposti ai freddi rigori
causati dalla maggior distanza dal sole. Con questa ipotesi probabilmente
riusciremmo a spiegare meglio il perchè della grande abbondanza di metano nel sistema
solare. Diversamente, sulla Terra e (come
da noi ipotizzato in precedenti articoli) anche su Marte troveremmo
il petrolio abiotico ed il metano in quantità discrete. Poichè siamo convintio
che Marte abbia posseduto una biosfera complessa pensiamo che esistano
comunque certe quantità di petrolio biogenico. Mercurio e la Luna non
dovrebbero possedere nessun sostanziale giacimento di idrocarburi, mentre Venere
è probabile che ne possegga in qualche misura. Titano costituisce "un’oasi in
mezzo ai gas" in quanto presenta una struttura mista (comunque relativamente
solida) ed una notevole quantità di idrocarburi allo stato liquido in
superficie.
|
|
|
|
|
Figure
6-7-8: Titano, satellite di Saturno possiede quantità di metano in
superficie che formano mari, con annesse nubi e precipitazioni piovose.
Anche questo sarebbe di origine biologica? Magari fosse vero! In queste
spettacolari immagini riprese dal modulo Huygens, possiamo notare come la
superficie di Titano ci ricorda – per certi aspetti – quella di Marte. (Credits
ESA) |
Come sulla Terra, anche su
Marte i giacimenti di metano (e di petrolio) dovrebbero risiedere in "trappole
strutturali" ubicate nella crosta planetaria. Questi ultimi però, per varie
ragioni di natura geologica e climatica, sarebbero non del tutto chiusi
permettendo talvolta l’emersione in superficie di sbuffi di gas e di liquidi,
lasciando in tal caso tracce visibili nel suolo.
IN CONCLUSONE –
Il clamore sollevato da
alcuni scienziati (e dagli organi di informazione) sul metano di Marte e sulla
sua presunta completa origine biologica è, a nostro avviso, ingiustificato e
non del tutto corretto perchè contraddice le teorie generali
inerenti l’origine del Sistema Solare. Condividiamo in larga misura la
spiegazione geologica basata sulla metamorfosi dell’olivina in minerale
serpentina. L’origine abiotica degli idrocarburi è anche in armonia con la
nostra Teoria: se la vita esistita nel passato di Marte fosse cessata in modo
violento, andando quasi del tutto annientata, difficilmente si sarebbero potuti
formare giacimenti di idrocarburi venendo a mancare il
materiale organico. Diversamente, il rimodellamento della crosta marziana
avrebbe più facilmente permesso all’olivina di emergere
verso la parte superiore della crosta planetaria, permettendo anche la
formazione di nuove sacche sotterranee nelle quali metano e petrolio potevano trovare
ulteriori spazi, magari prossimi alla superficie. Ciò nonostante siamo ben convinti
che, di tutta la vita marziana andata distrutta, una parte sia riuscita comunque
a sopravvivere e adattarsi alle nuove condizioni climatiche e idrogeologiche del
pianeta. Un tipo di vita che, probabilmente, avrà solo qualcosa in comune con quella presente sul
nostro pianeta, ma pur sempre vita.
|
|
Se non
ci saranno ulteriori rinvii, nel 2011 partirà la sonda Mars Science
Laboratory, la quale dovrà verificare in modo più accurato se
esistono o sono esistite condizioni adatte alla vita.
Occasione d’oro anche per tentare di valutare se il metano di
Marte ha origine biologica.
Un metodo sarebbe quello
di riuscire a misurarne i rapporti isotopici. Gli isotopi di
un elemento (ovvero quegli atomi aventi lo stesso numero di
protoni e di elettroni, però con un differente numero di
neutroni nel nucleo) hanno proprietà chimiche un po’ diverse,
per cui gli organismi viventi preferiscono utilizzare gli
isotopi con meno neutroni.
Due
tipici isotopi dell’idrogeno sono il deuterio (un
protone, un elettrone ed un neutrone) ed il trizio (un
protone, un elettrone e due neutroni)
|
