La NASA realizzerà oggi l’ammartaggio più difficile della sua storia con la missione Mars 2020 e con il suo quinto rover sul Pianeta Rosso: Perseverance è diretto sul cratere Jezero e dovrebbe effettuare il touchdown alle 21:55 ora italiana.
La zona di ammartaggio è caratterizzata da scogliere, pozzi, dune di sabbia e campi di rocce e potrebbe contenere tracce di vita passata: l’obiettivo del rover, tra gli altri, è quello di raccogliere campioni sul posto e riportarli sulla Terra tra 10 anni. “Perseverance è la più ambiziosa missione di un rover su Marte della NASA, focalizzata scientificamente sullo scoprire se c’è mai stata vita su Marte in passato“, ha spiegato Thomas Zurbuchen, amministratore associato del Science Mission Directorate presso la sede della NASA a Washington.
Missione Mars 2020: perché rivolgiamo lo sguardo verso Marte
Perché tutta questa attenzione verso Marte? Perché inviare rover? Cosa significa andare a caccia di vita?
“Noi sappiamo che 4 miliardi di anni fa le condizioni su Marte erano molto simili a quelle che c’erano sulla Terra quando è apparsa la vita: lo sappiamo perché su Marte, differentemente che sul nostro pianeta, ci sono terreni che hanno quell’età, 4 miliardi di anni, che sulla Terra non esistono più a causa del movimento delle placche tettoniche, con trasformazioni e grandi aree che vengono portate in profondità. Sulla Terra non c’è materiale che conservi ancora messaggi di come è nata la vita sul nostro pianeta e Marte ci dà la possibilità di studiare terreni molto antichi“: lo ha spiegato ai microfoni di MeteoWeb Jorge Vago, Project Scientist della missione ExoMars dell’Agenzia Spaziale Europea.
“Cercare la vita su Marte non è qualcosa di esclusivamente attuale, lo facevano anche le sonde Viking, e all’epoca c’era poca informazione sul Pianeta Rosso, pochi voli che avevano catturato poche foto en passant,” ha proseguito l’esperto ripercorrendo la storia delle esplorazioni marziane. “I lander Viking hanno trovato risultati sconvolgenti: c’erano reazioni che davano segnali che c’era qualcosa che reagiva con le sostanze che loro avevano portato da ‘dare da mangiare’ ai microrganismi marziani. Dopo lo studio dei risultati e degli esperimenti si pensò fosse una reazione chimica che avveniva con il materiale su Marte e che non aveva a che fare con la vita. Così, non ci furono più missioni su Marte finché non arrivò il turno di Sojourner, che mostrò quanto fosse utile avere una piattaforma mobile sul posto: nacque così il concetto di rover“.
“Gli americani hanno intrapreso un cammino, passo passo, con ogni missione che ha portato scoprire cose nuove: prima alla ricerca di attività dell’acqua, poi con Curiosity alla ricerca dell’abitabilità, cioè quell’insieme di condizioni che potrebbero rendere un posto più o meno ospitale per la vita. Perseverance è il passo successivo: cerca tracce di vita, di vita estinta, fossile, tracce di potenziali forme di vita primordiali esistite miliardi di anni fa,” ha ricordato l’esperto ESA.
“Tre cose si possono studiare su Marte – ha elencato Vago – la prima e capire il contesto geologico, vedere se l’insieme di quello che possiamo imparare dal sito di atterraggio è consono alla possibilità di vita: si cercano segni della presenza di acqua per lunghi periodi, acqua a bassa energia, più simile ai canali di Amsterdam piuttosto che alle cascate del Niagara, cioè che fluisce lentamente“.
“La seconda cosa che si può studiare sono le tracce di vita fisiche degli organismi, troppo piccoli per essere visti da un microscopio. Si possono vedere segni di colonie di microrganismi che formano, ad esempio, strati di milioni di microrganismi. Sulla Terra questo segno macroscopico è rappresentato da stromatoliti, dove le colonie batteriche interagiscono con i minerali e lasciano un’impronta che si può vedere a occhio nudo“.
“Terzo, la più importante: si possono studiare le tracce di vita chimica, le molecole, i mattoncini lego che fanno in modo che una cellula sia un sistema, zuccheri, aminoacidi, cose presenti quando un organismo è vivo: quando muore la parete cellulare si rompe e tutto viene rilasciato nell’ambiente, quelle tracce sopravvivono nel suolo. Tutto ciò però dipende da molti fattori: se le molecole vengono degradate troppo, poi non le possiamo più riconoscere“.
Guardando oltre Perseverance, altre missioni entrano in gioco a questo riguardo, ha precisato il Project Scientist della missione ExoMars: “Ci sono alcune cose di Marte che aiutano e altre che remano contro: con Perseverance si potrà studiare il contesto geologico, si potranno cercare tracce fisiche di vita che possono essere state preservate in superficie, ma quando si tratta di cercare tracce chimiche, è lì che le missioni Mars Sample Return ed ExoMars avranno un vantaggio. Perseverance potrà prelevare campioni a massimo 6-10 cm di profondità: nonostante sia dotato di numerosi strumenti non c’era posto per un trapano che potesse andare più in profondità: tutto ciò è importante perché l’atmosfera di Marte è molto sottile e la radiazione cosmica penetra nell’atmosfera e arriva fino al suolo. Le particelle ad alta energia sono come pallottole di un mitra, particelle ad alta velocità che vanno a urtare contro le molecole che vogliamo studiare e le fanno a pezzi“.
Avendo imparato dal passato, nel futuro, “con ExoMars, sarà diverso: nel 2023 Rosalind Franklin avrà a bordo un trapano italiano capace di penetrare fino a 2 metri nel sottosuolo per raccogliere campioni in profondità, tutto il materiale tra superficie e campione protegge il campione stesso dagli effetti delle radiazioni e inoltre Rosalind è anche dotato di uno strumento di nuova generazione per l’analisi delle molecole organiche in grado di estrarre materiale organico senza attivare gli ossidanti che si trovano mescolati nel suolo marziano, cosa che ha complicato le analisi di Curiosity. Anche da questo abbiamo imparato“.
Perseverance, ha sottolineato lo scienziato, “è importante perché raccoglierà campioni che verranno riportati a Terra per poterli studiare, con ExoMars potremo aprire una finestra a 3 dimensioni, che comprende anche la profondità. Se quello che ipotizziamo è vero, il materiale organico è preservato meglio in profondità che in superficie. C’è l’opportunità di imparare tante cose in futuro, per fare una seconda missione che possa portare campioni sulla Terra presi a una certa profondità“.
“E’ come una collana di perle – ha spiegato Vago – ogni missione su Marte porta un contenuto nuovo, risponde a una serie di domande e ne genera altre. Rosalind si inserisce tra quello che Perseverance cerca di fare e quello che speriamo di potere realizzare con la missione Mars Sample Return“.
Infine l’esperto ESA ha richiamato l’attenzione su un elemento particolarmente importante: l’età dei siti di atterraggio. “Se guardiamo alla storia dei pianeti terrestri, questa è simile tra Venere, Terra e Marte, cioè, quando il Sistema Solare si è formato 4,5 miliardi di anni fa hanno cominciato come agglomerati di roccia fusa, poi quando si sono raffreddati si sono formati gli oceani, l’acqua prima era calda e poi si è raffreddata creando una finestra di opportunità per reazioni tra molecole organiche. In qualche momento sono apparsi i primi organismi sulla Terra, ma non sappiamo come, né dove. L’acqua è rimasta sulla Terra da quel momento in poi, mentre su Marte le cose sono andate diversamente perché anche se l’inizio è stato simile, magari con i mari, sul Pianeta Rosso 3,9 miliardi di anni fa deve essere successo qualcosa di grosso, perché ha perso il campo magnetico, ha perso rapidamente l’atmosfera e si è trasformato in un deserto freddo“.
“Curiosity è atterrato sul cratere Gale, che ha un’età di 3,6 miliardi di anni, e i segni di acqua che ha visto sono state le ultime boccate del pianeta che stava diventando arido. Dove arriverà Perseverance è un’area con un’età di 3,8 miliardi di anni, ed è proprio sul bordo di quando l’acqua aveva cominciato a sparire, c’era un lago, ma le cose stavano iniziando ad andare male. Dove andrà Rosalind Franklin l’età del sito di atterraggio è 4,1 miliardi di anni, in mezzo al periodo in cui l’acqua era presente“.
E quindi, con la “collana di perle” di missioni su Marte, cosa vogliamo scoprire? “Vogliamo cercare di capire se la vita su Marte era formata dagli stessi blocchi molecolari che caratterizzano la Terra, o se c’è stata una seconda genesi, se siamo ‘parenti’ o meno, senza contare che Marte, essendo più lontano dal Sole, si è raffreddato più velocemente e forse le condizioni per l’apparizione della vita si sono verificate prima che sulla Terra,” ha concluso il dott. Jorge Vago.
Per approfondire:
Oggi è un giorno storico, Perseverance sbarca su Marte: tutto quello che c’è da sapere sulla missione Mars 2020 e come seguire l’atterraggio in diretta
Missione NASA Mars 2020: la prima tappa di un lungo viaggio che vede protagonista anche l’ESA e l’Italia
Tra gli scopi della missione NASA Mars 2020 vi è anche quello di avviare uno sforzo audace per riportare campioni di roccia e suolo marziani sulla Terra entro il 2031. I rover destinati alla raccolta di materiali saranno due, Perseverance appunto, e un secondo rover più piccolo, realizzato dall’Agenzia Spaziale Europea, che raggiungerà il primo nel 2026.
Inizialmente il MSR Sample Retrieval Lander scenderà sulla superficie del pianeta trasportando il Sample Fetch Rover (SFR) e il Mars Ascent Vehicle (MAV). Il SFR raccoglierà i campioni dalla superficie marziana immagazzinati dal rover Mars 2020 Perseverance della NASA e trasferirà questi campioni nel Mars Ascent Vehicle, un mini-razzo sviluppato dalla NASA, che li lancerà nell’orbita di Marte. In quel momento, la sonda ERO, che verrà lanciata nel 2026, sarà pronta per localizzare e catturare i campioni rilasciati dal MAV. Dopo la cattura, i campioni verranno sigillati in un sistema di contenimento biologico e posti all’interno del Earth Entry Vehicle. ERO lascerà l’orbita marziana e tornerà sulla Terra. Al rientro in orbita terrestre, ERO rilascerà l’Earth Entry Vehicle che verrà recuperato e il campione verrà così analizzato.
Leonardo sta studiando e progettando a Nerviano (MI) i due bracci robotici che raccoglieranno e trasferiranno i campioni marziani sul Veicolo di Ascesa – Mars Ascent Vehicle (MAV): il primo, più piccolo e agile (avrà 6 gradi di libertà e sarà estendibile fino a circa 110 cm), dovrà essere montato sul Sample Fetch Rover dell’ESA, che viaggerà sul suolo per raccogliere con una “pinza” i contenitori. Il secondo, più robusto (avrà 7 gradi di libertà e supererà i 2 metri di estensione), sarà sul Sample Retrieval Lander della NASA per muovere i contenitori dal rover alla capsula che sarà lanciata in orbita. I bracci che Leonardo sta progettando saranno veri e propri gioielli della robotica e meccatronica, in grado di operare autonomamente (il ritardo fino a circa 20 minuti delle comunicazioni tra Terra e Marte non permetterebbe di gestire i bracci rapidamente) individuando il contenitore del campione marziano, scegliendo la miglior traiettoria per raccoglierlo e per posarlo nel raccoglitore e considerando le strategie per risolvere eventuali problematiche.
L’Italia è coinvolta anche nella fase del lancio dell’Earth Return Orbiter, che “catturerà” la capsula in orbita marziana e rientrerà a Terra: Thales Alenia Space, società partecipata da Leonardo, è responsabile della fornitura del sistema di comunicazione che consentirà la trasmissione dati tra Terra, Orbiter e Marte e della progettazione dell’Orbit Insertion Module.
La missione ExoMars 2022 e il ruolo fondamentale dell’Italia
L’Italia, attraverso l’ASI, è il principale sostenitore della doppia missione EXOMARS con il 40% dell’investimento totale.
La missione è suddivisa in due fasi. Nella prima, lanciata il 14 marzo 2016, la sonda (TGO) ha raggiunto l’orbita di Marte dopo quasi sette mesi di viaggio, per iniziare una lunga fase di indagini sulla presenza di metano e altri gas presenti nell’atmosfera, ma anche per cercare indizi di una presenza di vita attiva. Questa fase prevedeva anche l’atterraggio sul pianeta rosso – nel punto denominato Meridiani Planum – di un modulo di discesa (EDM), denominato Schiaparelli in onore dell’astronomo italiano Giovanni V. Schiaparelli che per primo ne disegnò una accurata mappa. EDM si è effettivamente staccato dalla sonda il 16 ottobre 2016 compiendo in modo nominale tutte le operazioni previste fino all’ultima fase della discesa – il 19 ottobre – quando a causa di un’anomalia in uno dei sistemi di controllo il modulo è precipitato su Marte.
La seconda parte della missione, che prenderà invece il via nel settembre 2022, consiste nel portare sul Pianeta Rosso un innovativo rover capace di muoversi e, soprattutto, di penetrarne il suolo per analizzarlo. Il 21 ottobre 2015 l’ESA ha annunciato la scelta del sito primo candidato per il landing del 2022, selezionato per le sue caratteristiche particolari all’interno di una rosa ristretta di 4 candidati: Oxia Planum.
ExoMars è stato concepito e realizzato con l’obiettivo principale di acquisire e dimostrare la capacità autonoma europea di eseguire un atterraggio controllato sulla superficie di Marte, operare sul suolo del pianeta spostandosi con un rover attrezzato e, inoltre, accedere al sottosuolo per prelevare campioni da analizzare in situ. Nello specifico, la missione ha il compito di indagare le tracce di vita passata e presente su Marte e la caratterizzazione geochimica del pianeta. In modo da migliorare la conoscenza dell’ambiente marziano e dei suoi aspetti geofisici per consentire di identificare i possibili rischi di future missioni umane.
La camera a bordo di TGO, chiamata CaSSIS (Colour and Stereo Scientific Imaging System), è disegnata e realizzata all’Università di Berna con il contributo delll’INAF – Osservatorio Astronomico di Padova e dell’Agenzia Spaziale Italiana. CaSSIS fornisce coppie stereo ad alta risoluzione e a colori di regioni accuratamente selezionate. Inoltre supporta gli altri strumenti a bordo di TGO nella ricerca di gas, che possono essere importanti da un punto di vista biologico, come il metano.
DREAMS (Dust Characterization, Risk Assessment and Environment Analyser on the Martian Surface) a bordo di Schiaparelli suite di sensori per la misura dei parametri meteorologici (pressione, temperatura, umidità, velocità e direzione del vento, radiazione solare) e del campo elettrico atmosferico in prossimità della superficie di Marte, frutto della collaborazione di ASI con INAF – Osservatorio Astronomico di Napoli e il CISAS di Padova.
AMELIA (Atmospheric Mars Entry and Landing Investigation and Analysis), modellistica dell’atmosfera marziana impiegando i dati raccolti dai sensori durante la discesa del lander Schiaparelli sulla superficie marziana. In collaborazione con il CISAS di Padova
MA_MISS (Mars Multispectral Imager for Subsurface Studies) spettrometro per l’analisi dell’evoluzione geologica e biologica del sottosuolo marziano, inserito all’interno del Drill, che consentirà di analizzare la conformazione della superficie interna della perforazione effettuata dal Drill. In collaborazione con l’INAF-IAPS.
NOMAD (acronimo di Nadir and Occultation for Mars Discovery) è un insieme di spettrometri ad alta risoluzione in grado di analizzare con grande dettaglio i gas che compongono l’atmosfera di Marte, e riuscirà a individuare composti presenti in essa anche in bassissime concentrazioni.
INRRI (INstrument for landing-Roving laser Retroreflector Investigations) il microriflettore laser realizzato dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN).
L’ESA ha assegnato all’industria italiana, e in particolare a Thales Alenia Space Italia (Thales 67%, Finmeccanica 33%), la leadership principale di entrambe le missioni, oltre alla responsabilità complessiva di sistema di tutti gli elementi. Inoltre è sempre di Thales Alenia Space Italia la responsabilità diretta dello sviluppo della sonda madre (Orbiter) e del lander Schiaparelli, così come del progetto del rover che effettuerà, nel corso della missione 2018, le analisi geologiche e biochimiche di Marte. La Divisione Sistemi Avionici e Spaziali di Finmeccanica fornisce invece sistemi fotovoltaici, unità di potenza e sensori di assetto; contribuisce, per la missione 2016, alla realizzazione dello strumento CASSiS per l’analisi dell’atmosfera marziana e realizza, per la missione 2018, lo speciale drill di due metri che perforerà il suolo del Pianeta Rosso prelevandone campioni alla ricerca di tracce di vita passata o presente. Anche lo sviluppo del centro di controllo di missione e l’infrastruttura che fornirà al centro di controllo del rover le comunicazioni necessarie per condurne le operazioni sono made in Italy, realizzati da Telespazio (Finmeccanica 67%, Thales 33%).
Un ruolo importante nella missione lo ha anche la società per azioni ALTEC, di proprietà per la totalità da ASI e Thales Alenia Space Italia. Il centro di controllo infatti sarà a Torino in ALTEC.
