Tra i misteri di Marte ce n'è uno che da vent'anni divide gli scienziati: il metano. Alcuni strumenti lo rilevano, altri no. A volte compare all'improvviso e poi sparisce. E la sua presenza è interessante per un motivo preciso: sulla Terra la maggior parte del metano nell'atmosfera è prodotta da organismi viventi.
Perché il metano è importante
Il metano è una molecola semplice, fatta di un atomo di carbonio e quattro di idrogeno. Sulla Terra è prodotto in gran parte da microrganismi chiamati metanogeni, che vivono in ambienti senza ossigeno come le paludi, i sedimenti e l'intestino degli animali. Ma il metano può nascere anche da processi geologici, per esempio dalla reazione tra l'acqua e alcune rocce ricche di ferro e magnesio, un processo chiamato serpentinizzazione.
Nell'atmosfera di Marte il metano non dovrebbe durare a lungo: la luce ultravioletta del Sole lo distrugge in circa 300 anni. Se lo troviamo oggi, significa che qualcosa lo sta producendo o liberando di recente, su scala geologica. Che sia la vita o la geologia, in entrambi i casi il pianeta sarebbe meno "morto" di quanto sembri.
Le prime rilevazioni
Nel 2004 tre gruppi di ricerca annunciarono indipendentemente la presenza di metano nell'atmosfera marziana. Uno di essi usava lo spettrometro PFS della sonda europea Mars Express, uno strumento guidato da ricercatori italiani. Gli altri usavano telescopi da terra. Le quantità erano minime, poche parti per miliardo, ma sufficienti a scatenare un grande dibattito. Alcuni scienziati misero in dubbio le misure, perché dalla Terra bisogna distinguere il metano marziano da quello dell'atmosfera terrestre.
Curiosity e i picchi improvvisi
Dal 2012 il rover Curiosity della NASA, nel cratere Gale, misura direttamente il metano con uno strumento chiamato TLS. I risultati sono sorprendenti. Il rover rileva un livello di fondo molto basso, circa 0,4 parti per miliardo, che varia con le stagioni: aumenta d'estate e diminuisce d'inverno. E ogni tanto registra picchi improvvisi, molto più alti.
Il picco più forte fu misurato nel giugno 2019: circa 21 parti per miliardo. Pochi giorni dopo, il livello era tornato normale. Nello stesso anno un gruppo di ricercatori guidato da Marco Giuranna dell'INAF pubblicò un'analisi dei dati di Mars Express: nel 2013 la sonda aveva rilevato metano sopra il cratere Gale il giorno dopo che Curiosity aveva registrato un picco. Era la prima conferma indipendente, dall'orbita, di una misura fatta al suolo. I ricercatori indicarono anche una possibile sorgente: una zona a est del cratere dove il ghiaccio sotterraneo potrebbe intrappolare il gas e liberarlo a intermittenza.
Il silenzio della sonda europea
A complicare il quadro è arrivata la sonda ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO), frutto della collaborazione tra l'Agenzia spaziale europea e quella russa, in orbita dal 2016. TGO ha strumenti progettati apposta per cercare il metano, molto più sensibili di quelli precedenti. Eppure non ne ha trovato quasi traccia: le sue misure indicano meno di 0,05 parti per miliardo nell'alta atmosfera, molto meno del fondo misurato da Curiosity.
Come possono avere ragione entrambi? Una delle ipotesi più discusse riguarda l'ora del giorno. Curiosity misura soprattutto di notte, quando l'aria vicino al suolo è ferma e il metano liberato dal terreno si accumula. TGO osserva l'atmosfera all'alba e al tramonto, e a quote più alte, dove il gas si sarebbe già diluito. Un'altra possibilità è che esista un meccanismo che distrugge il metano molto più rapidamente del previsto, forse legato alla polvere o a reazioni chimiche sulla superficie. Il mistero resta aperto.
Vita o geologia?
Se il metano marziano esiste davvero, da dove viene? Le ipotesi principali sono due. La prima è geologica: reazioni tra acqua e rocce nel sottosuolo, magari in passato, con il gas rimasto intrappolato nel ghiaccio o nelle rocce e liberato lentamente. La seconda è biologica: microrganismi simili ai metanogeni terrestri che vivono nel sottosuolo, protetti dalle radiazioni, dove potrebbe esserci acqua liquida.
Nessuna delle due ipotesi è dimostrata, e gli scienziati sono molto cauti. Distinguere tra le due origini potrebbe essere possibile misurando i rapporti tra gli isotopi del carbonio e dell'idrogeno nel metano, perché gli organismi viventi tendono a preferire gli isotopi più leggeri. Ma servono strumenti ancora più sensibili.
Un pianeta che era umido
Il mistero del metano si inserisce nella storia più ampia dell'acqua su Marte. Il pianeta, miliardi di anni fa, aveva fiumi e laghi, come raccontato nell'articolo sugli antichi fiumi di Marte, e ancora oggi conserva grandi quantità di ghiaccio. Il rover Perseverance sta raccogliendo campioni che, se un giorno saranno riportati sulla Terra, potrebbero aiutare a capire se il pianeta sia mai stato abitato.
Il metano interessa anche i progetti di esplorazione umana, per un motivo pratico: è un ottimo carburante per razzi, e si può produrre su Marte combinando l'anidride carbonica dell'atmosfera con l'idrogeno ricavato dall'acqua. Per saperne di più sulla sonda europea si può consultare la voce ExoMars Trace Gas Orbiter su Wikipedia. Altri articoli si trovano nella sezione Pianeti.
