Mars Phoenix: ulteriori dettagli sul "perclorato"

(immagine, fonte NASA/JPL-Caltech/UA/Lockheed Martin)

Proseguendo questo precedente post vorrei aggiungere alcuni dettagli tecnici sulla “faccenda” del perclorato.

Il gruppo di lavoro del TEGA, martedì scorso, nella persona del responsabile Bill Boynton, disse che non avevano trovato evidenza di perclorato nell'analisi del loro primo campione di suolo marziano. Il motivo è che non stavano cercando cloro durante il loro ciclo di riscaldamento del campione. E non lo stavano cercando perché non si aspettavano di trovarlo.

A questo punto è importante dare alcuni dettagli sullo strumento TEGA. In termini molto generali, uno spettrometro di massa è uno strumento che prende un gas, lo divide nei suoi componenti e ne produce uno spettro, cioè una sorta di grafico che indica quanta “massa” dei vari elementi è presente. Alcune sostanze producono dei picchi nel grafico in particolari punti e così è possibile stabilirne la composizione.

TEGA però funziona in modo particolare: non effettua una scansione continua per determinare tutte le sostanze presenti in un gas, ma è programmato per cercare solamente alcune specifiche masse. Una scansione completa di un campione di suolo per determinare tutte le sostanze presenti durerebbe circa 5 minuti.

Inoltre TEGA non è solamente uno spettrometro di massa: prima e durante il ciclo di spettrometria esso effettua quella che viene chiamata Calorimetria Differenziale a Scansione (Differential Scanning Calorimetry). Per effettuare una spettrometria di massa su di un campione solido, la prima cosa da fare è produrre un gas da tale campione, e per far ciò TEGA riscalda il campione in esame a circa 1000 gradi Celsius.

Ma prima di ciò, TEGA effettua la Calorimetria, in due cicli di riscaldamento a temperature più basse. Questi due cicli di riscaldamento “inferiore” hanno l'effetto di eliminare tutta l'acqua dal campione di suolo da analizzare, che altrimenti riempirebbe l'interno dello strumento con fastidioso vapore acqueo. E' quindi importante asciugare completamente il campione prima di effettuare la spettrometria di massa.

Un'altra ragione, molto importante, è che l'acqua è una delle cose più interessanti che si possa studiare: effettuando cicli di riscaldamento più bassi è possibile determinare la quantità di acqua presente, e se questa è in dosi sufficienti, è possibile individuare la percentuale di acqua pesante ivi presente (acqua avente idrogeno pesante, o deuterio, che è un atomo di idrogeno avente in più un neutrone nel proprio nucleo), che è importante poiché fornisce indicazioni di quanta atmosfera Marte ha perso in tutta la propria storia.

Per determinare la quantità di acqua presente in un campione di suolo, viene lentamente fornito calore al campione. Questo si scalderà fino ad arrivare alla temperatura di evaporazione dell'acqua, ed a quel punto la temperatura rimarrà costante fino a che tutta l'acqua presente nel campione non si sarà trasformata in gas. TEGA studia proprio l'andamento della temperatura, dapprima lentamente in aumento e poi costante per diagnosticare la presenza non solo di acqua, ma anche di molti atri composti volatili. Poiché i differenti gas possono evolversi piuttosto rapidamente durante questi primi cicli di basso riscaldamento, il gruppo di ricercatori di TEGA non può permettersi di effettuare la scansione completa dello spettrometro di massa (cinque minuti sono troppi).
Essi quindi concentrano i loro sforzi nella ricerca di poche masse di molecole ben determinate che ragionevolmente si presume possano emergere durante il ciclo di riscaldamento, quali ad esempio acqua, idrogeno ed ossigeno. L'elenco su cui viene posta attenzione è composto da 10 o 20 sostanze, e, tornando al topic, il cloro non era inizialmente tra queste. Ecco perché inizialmente Phoenix non poteva scoprire perclorato con il TEGA.

Ciò che però il TEGA ha individuato analizzando il campione di suolo marziano è stato il rilascio di ossigeno ad alte temperature, fatto che ha portato alcuni ricercatori del team a chiedersi se tale rilascio fosse dovuto proprio al perclorato.

In seguito MECA ha ottenuto due campioni di suolo che sembravano contenere perclorato. E quando il team di ricercatori del MECA ha dato l'annuncio, allora il team di ricercatori del TEGA ha deciso di riprogrammare il TEGA per andare a caccia di cloro. Dopo tale programmazione è stata effettuata l'analisi del secondo campione, che però NON ha mostrato nessuna traccia di cloro.

Ed è esattamente questo il punto in cui gli scienziati sono arrivati fino ad ora, con l'intenzione di continuare ed effettuare nuove analisi su nuovi campioni.

E proprio per voler speculare sulle possibili cause di questa apparente contraddizione tra il rilevamento positivo da parte del MECA ed il rilevamento negativo da parte di TEGA, vediamo qualche possibilità:

• i campioni analizzati da MECA contenevano perclorato mentre quelli del TEGA no. E' un po' difficile da spiegare perché i due campioni provenivano da posizioni molto simili del suolo marziano. Forse la distribuzione del perclorato nel suolo è frammentaria? Il miglior test che si possa effettuare è prelevare con il braccio robotico di Phoenix un nuovo campione e con questo alimentare sia MECA che TEGA

• MECA potrebbe essere stato contaminato un qualche modo, mentre TEGA no. Questo sembra essere molto poco probabile, ma gli scienziati stanno verificando anche questa ipotesi

• il perclorato potrebbe essere del tipo che non rilascia cloro ad alte temperature. E per verificare questa ipotesi gli scienziati hanno bisogno di scoprire con quale tipo di sale di perclorato avrebbero a che fare (Potassio? Magnesio?). Ed occorreranno i dati conclusivi delle analisi in corso con il MECA, un processo che potrebbe durare addirittura mesi.

I prossimi mesi quindi ci potranno fornire delle informazioni conclusive attendibili. Il lavoro continua.

Fonte dati: Planetary Society