Alla scoperta della chimica marziana

La curiosità è un emozione correlata al naturale comportamento inquisitorio che si evolve nell’esplorazione, nell’indagine e nell’apprendimento. Nessun nome poteva essere più appropriato di quello assegnato al veicolo robot che da qualche ora è felicemente approdato sul suolo marziano in cerca di risposte vitali anche dalla chimica.

La strategia che il rover Curiosity applicherà durante la sua missione dipende in gran parte dall’avveniristico equipaggiamento di cui è dotato: la strumentazione scientifica avanzata frutto della tecnologia più recente disponibile, grazie alla quale Curiosity si propone di conseguire i seguenti obiettivi:

• determinare se Marte abbia mai ospitato forme di vita
• studiare il clima
• studiare la geologia
• pianificare una futura missione con equipaggio

Per ottenere questi ambiziosi risultati, il veicolo robotico nella sua missione extraterrestre dovrà determinare la composizione chimica dei minerali che compongono la superficie di Marte e dei materiali pulviscolari che viaggiano attraverso la sua atmosfera composta prevalentemente da biossido di carbonio. Tenterà di rilevare eventuali firme biologiche composte da macromolecole caratteristiche delle forme di vita e cercherà di interpretare i processi geologici che hanno formato e modificato rocce e suolo nella geologia del pianeta rosso. Stabilirà una scala temporale dei processi evolutivi dell’atmosfera lungo un periodo di quattro miliardi di anni, determinando lo stato attuale, la distribuzione e i cicli di acqua e biossido di carbonio. Curiosity si occuperà infine di caratterizzare l’intero spettro delle radiazioni che colpiscono la superficie, per completare la raccolta di dati ambientali grazie ai moduli sensori in dotazione.

In aggiunta alla varietà di strumenti di rilevamento visuale, come la telecamera principale, quella dislocata su un braccio robotico, quelle del dispositivo anti-urto e quella di navigazione, Curiosity è dotato di una ChemCam, una suite di strumenti che comprendono il primo sistema LIBS (laser induced breakdown spectroscopy) ad essere utilizzato per le scienze planetarie e un microimager per l’acquisizione remota di immagini. Questo strumento è in grado di puntare un campione di roccia o di suolo da una distanza di sette metri, vaporizzarne una piccola quantità e grazie ad un impulso della durata di 5 nanosecondi da parte di un laser infrarosso da 1067 nm, colleziona lo spettro di emissione dal campione vaporizzato, identificandone così qualità e quantità dei suoi componenti.

La stazione di monitoraggio ambientale (REMS), comprende sensori per la misura dell’umidità, della pressione, della temperatura, velocità dei venti e radiazioni ultraviolette, è stata fornita dal ministero delle scienze e dell’educazione spagnolo e forniranno nuovi indizi sui sistemi climatici, sul ciclo idrogeologico locale e sul potenziale distruttivo dei raggi UV e di conseguenza sull’abitabilità subsuperficiale basata sulle interazioni tra suolo e atmosfera.

La spettroscopia a bordo del rover si articola in una serie di strumentazioni indipendenti:

• uno spettrometro particolare che emette particelle radioattive alle quali espone il campione in esame di cui determina la composizione chimica, rilevando la componente di particelle e raggi X dell’emissione di ritorno (APXS), già utilizzato in precedenti missioni;
• il CheMin (chemistry and mineralogy) è uno strumento che sfrutta la diffrazione e la fluorescenza a raggi X, per identificare e quantificare l’abbondanza dei minerali del suolo marziano opportunamente prelevati e ridotti in polvere fine dal campionatore. Tutti i minerali diffraggono i raggi X con uno schema caratteristico che consente l’identificazione della struttura dei minerali esaminati durante la missione del rover.
• Completano l’equipaggiamento un rilevatore di radiazioni (RAD), una sorgente pulsante di neutroni dotata di un rilevatore per misurare l’idrogeno oppure ghiaccio e acqua in prossimità della superficie fornita dall’Agenzia Spaziale Russa e per finire un dispositivo denominato SAM (Sample analysis at Mars) che provvederà alle analisi organiche e di gas di origine atmosferica o da campioni solidi, sviluppato dai laboratori della NASA.

Siamo quindi al cospetto di un vero e proprio laboratorio chimico semovente e polifunzionale, le cui potenzialità sono meglio illustrate nel video seguente, in cui Ashwin Vasavada, manager del Jet Propulsion Laboratory della NASA sito presso il California Institute of Technology di Pasadena, porta gli spettatori all’interno del rover, spiegando il ruolo della chimica analitica e degli strumenti che si trovano a bordo di Curiosity per raggiungere gli obiettivi della missione concentrata intorno al cratere Gale, ritenuto dagli esperti un possibile candidato per future spedizioni con equipaggio.

Immagine: Kirk Zamieroski, American Chemical Society