Verso la restituzione di campioni marziani: le missioni che apriranno una nuova era nello studio di Marte

Da secoli, Marte ha esercitato un fascino ineguagliabile sull’immaginazione umana, rappresentando al contempo un enigma scientifico e un possibile “secondo pianeta” da esplorare. Una delle sfide più ambiziose mai intraprese è l’idea di riportare sulla Terra campioni autentici del suolo marziano. Tale traguardo consentirebbe agli scienziati di effettuare analisi di laboratorio con un dettaglio e una precisione senza precedenti, alla ricerca di prove di vita, passata o presente, sul Pianeta Rosso.

Il contributo di Perseverance

Un passo fondamentale in questa direzione è già stato compiuto con la missione Mars 2020 della NASA, il cui protagonista è il rover Perseverance, atterrato con successo nel cratere Jezero il 18 febbraio 2021. La scelta di Jezero non è casuale: si ritiene che miliardi di anni fa quest’area fosse un lago, alimentato da un antico fiume. I sedimenti depositati in tale ambiente lacustre potrebbero conservare tracce fossili di microrganismi—ammesso che questi abbiano mai abitato Marte.

Il sistema di raccolta dei campioni

La novità più grande introdotta da Perseverance, rispetto ai rover che l’hanno preceduto (Sojourner, Spirit, Opportunity e Curiosity), è la capacità di raccogliere e sigillare campioni in cilindri metallici. In pratica, il rover:

1. Perfora la superficie di Marte con un trapano montato sul suo braccio robotico.
2. Estrae una piccola carota di roccia o un campione di suolo.
3. Sigilla il campione all’interno di appositi tubi ermetici in titanio, custoditi poi a bordo del rover o depositati in appositi punti di stoccaggio sulla superficie marziana.

Attualmente, Perseverance sta pian piano completando la raccolta e lo stoccaggio dei tubi, costruendo la prima “collezione” di rocce marziane destinate a viaggiare verso la Terra.

Il progetto di Mars Sample Return

Il Mars Sample Return è un ambizioso programma che vede la collaborazione tra NASA ed ESA (Agenzia Spaziale Europea). L’obiettivo, come suggerisce il nome, è riportare sulla Terra i campioni che Perseverance sta raccogliendo.

Secondo i piani attuali:

1. Un secondo rover (fornito dall’ESA) dovrebbe giungere su Marte per raccogliere i tubi depositati da Perseverance.
2. I campioni verrebbero poi trasferiti in un contenitore speciale a bordo di un piccolo lancio spaziale (Mars Ascent Vehicle, MAV), capace di portare la preziosa “capsula” in orbita attorno a Marte.
3. Un ulteriore veicolo spaziale (l’Earth Return Orbiter, anch’esso dell’ESA), in orbita marziana, aggancerebbe la capsula con i campioni e farebbe rotta verso la Terra, garantendone la protezione durante il rientro atmosferico.

Se tutto procede secondo i progetti, i primi campioni di roccia e suolo marziano potrebbero atterrare sulla Terra entro la fine del prossimo decennio, spalancando le porte a un’analisi in profondità della composizione chimica e geologica di Marte.

ExoMars: il contributo europeo

Parallelamente, l’ESA ha sviluppato il programma ExoMars, inizialmente in collaborazione con l’agenzia spaziale russa Roscosmos. Il programma ExoMars comprendeva:

• Un orbiter lanciato nel 2016 (il Trace Gas Orbiter, TGO), attualmente in funzione per studiare i gas presenti nell’atmosfera marziana (in particolare il metano) e fare da ponte di comunicazione con i rover su Marte.
• Un lander e un rover per l’analisi in situ del suolo marziano. Il rover, chiamato Rosalind Franklin, è progettato per perforare il terreno di Marte fino a due metri di profondità, alla ricerca di eventuali tracce di vita passata, protette dalle radiazioni solari e cosmiche che bombardano la superficie.

Le difficoltà geopolitiche e tecniche hanno rallentato la tabella di marcia, ma l’ESA sta cercando soluzioni alternative per portare avanti ExoMars. Nonostante le sfide, l’idea di condurre esperimenti “in profondità” sul Pianeta Rosso non è affatto abbandonata. Anzi, è complementare all’obiettivo di Mars Sample Return: i dati raccolti da ExoMars potranno fornire un quadro più ampio, consentendo di capire come e dove selezionare i campioni migliori da riportare sulla Terra.

Perché è importante analizzare i campioni sulla Terra?

L’analisi in laboratorio dei campioni marziani permetterebbe di superare i limiti tecnici delle strumentazioni miniaturizzate che si trovano a bordo dei rover. Sulla Terra, infatti, i campioni potrebbero essere studiati con:

• Spettrometri di massa ad altissima risoluzione: per determinare l’abbondanza e la distribuzione isotopica degli elementi.
• Microscopi elettronici avanzati: in grado di individuare strutture sub-microscopiche, inclusi eventuali microfossili.
• Analisi chimiche e mineralogiche di precisione: capaci di svelare la presenza di composti organici complessi o di capire l’evoluzione passata dell’acqua su Marte.

Queste analisi fornirebbero indizi cruciali sull’evoluzione geologica del pianeta e sulle sue condizioni ambientali nel passato, aiutandoci a stabilire se Marte abbia mai ospitato (o possa ancora ospitare) forme di vita, anche solo microbiche.

Le sfide e i futuri sviluppi

Chiaramente, organizzare una missione di ritorno dei campioni comporta sfide ingegneristiche e logistiche senza precedenti:

1. Operazioni autonome su Marte: i rover dovranno muoversi e recuperare i tubi in completa autonomia, data la notevole distanza dalla Terra e i lunghi tempi di comunicazione.
2. Lancio da un altro pianeta: far decollare un razzo dalla superficie marziana per agganciarsi a un orbiter è un’impresa mai tentata prima.
3. Protezione planetaria: i campioni dovranno essere isolati in modo estremamente accurato, per evitare contaminazioni: né portare “contaminanti terrestri” su Marte, né, al rientro, introdurre ipotetici microrganismi marziani sulla Terra senza adeguate misure di quarantena.

Nonostante questi ostacoli, la collaborazione internazionale e i progressi tecnologici degli ultimi decenni lasciano ben sperare che, entro la prossima generazione, potremo finalmente maneggiare rocce marziane in laboratori terrestri. Sarebbe una conquista scientifica paragonabile, per importanza storica, alle prime missioni lunari.

Misteri da svelare
Le missioni di Perseverance e la futura ExoMars, insieme al programma Mars Sample Return, segnano un passaggio cruciale per l’esplorazione robotica di Marte. Se la raccolta e il ritorno di campioni si dimostreranno fattibili, sarà una pietra miliare non solo per la planetologia, ma per tutta la scienza. Le informazioni ricavate da quei frammenti di roccia e polvere rossa potrebbero rispondere all’interrogativo fondamentale sull’esistenza di vita oltre la Terra e fornirci preziose indicazioni su come il Pianeta Rosso si sia evoluto e, chissà, come potremo un giorno abitarlo in sicurezza. Il futuro dell’esplorazione di Marte, insomma, è più che mai vivo e ci spinge a guardare con curiosità al cielo notturno, dove quel puntino rossastro racchiude ancora tanti misteri da svelare.

Stefano Camilloni