Se mai ci fosse stata vita su Marte - e questo è un enorme "se" - le condizioni durante l'infanzia del pianeta molto probabilmente l'avrebbero supportata, secondo uno studio guidato da ricercatori dell'Università dell'Arizona.
Secco ed estremamente freddo, con un'atmosfera tenue, il Marte di oggi è estremamente improbabile per sostenere qualsiasi forma di vita in superficie. Ma 4 miliardi di anni fa, il piccolo vicino rosso della Terra poteva essere molto più ospitale, secondo lo studio pubblicato su Nature Astronomy.
La maggior parte degli esperti di Marte concorda sul fatto che il pianeta sia nato con un'atmosfera molto più densa di quella attuale. Ricca di anidride carbonica e idrogeno, avrebbe probabilmente creato un clima temperato che avrebbe permesso all'acqua di scorrere e, forse, alla vita microbica di prosperare, secondo Regis Ferrière, professore del Dipartimento di Ecologia e Biologia evolutiva dell'UArizona e uno dei due autori senior del lavoro.
Gli autori non sostengono che la vita sia esistita sui primi anni di Marte, ma se così fosse, ha detto Ferrière, "il nostro studio dimostra che il sottosuolo dei primi anni di Marte sarebbe stato molto probabilmente abitabile da microbi metanogeni".
Tali microbi, che si guadagnano da vivere convertendo l'energia chimica del loro ambiente e rilasciando metano come prodotto di scarto, sono noti per la loro presenza in habitat estremi sulla Terra, come le bocche idrotermali lungo le fessure del fondo oceanico. Lì sostengono interi ecosistemi adattati a pressioni schiaccianti dell'acqua, temperature quasi gelide e oscurità totale.
Il team di ricerca ha testato uno scenario ipotetico di un ecosistema marziano emergente utilizzando modelli all'avanguardia della crosta, dell'atmosfera e del clima di Marte, abbinati a un modello ecologico di una comunità di microbi simili alla Terra che metabolizzano anidride carbonica e idrogeno.
Sulla Terra, la maggior parte dell'idrogeno è legato all'acqua e non si incontra spesso da solo, se non in ambienti isolati come le bocche idrotermali. La sua abbondanza nell'atmosfera marziana, tuttavia, potrebbe aver fornito un'ampia scorta di energia ai microbi metanogeni circa 4 miliardi di anni fa, in un momento in cui le condizioni sarebbero state più favorevoli alla vita, suggeriscono gli autori. Le prime fasi di Marte sarebbero state molto diverse da quelle attuali, ha detto Ferrière, con una tendenza al caldo e all'umido piuttosto che al freddo e al secco, grazie alle grandi concentrazioni di idrogeno e anidride carbonica, entrambi forti gas serra che intrappolano il calore nell'atmosfera.
"Pensiamo che all'epoca Marte fosse un po' più freddo della Terra, ma non così freddo come oggi, con temperature medie che si aggiravano molto probabilmente al di sopra del punto di congelamento dell'acqua", ha detto. "Mentre l'attuale Marte è stato descritto come un cubo di ghiaccio ricoperto di polvere, noi immaginiamo il Marte primitivo come un pianeta roccioso con una crosta porosa, impregnato di acqua liquida che probabilmente formava laghi e fiumi, forse anche mari o oceani".
L'acqua sarebbe stata estremamente salata, ha aggiunto, secondo le misurazioni spettroscopiche delle rocce esposte sulla superficie marziana.
Per simulare le condizioni che le prime forme di vita avrebbero incontrato su Marte, i ricercatori hanno applicato modelli che prevedono le temperature in superficie e nella crosta per una determinata composizione atmosferica. Hanno poi combinato questi dati con un modello di ecosistema che hanno sviluppato per prevedere se le popolazioni biologiche sarebbero state in grado di sopravvivere nel loro ambiente locale e come lo avrebbero influenzato nel tempo.
Lo studio ha rivelato che l'antica vita marziana, pur avendo inizialmente prosperato, avrebbe reso la superficie del pianeta coperta di ghiaccio e inabitabile, sotto l'influenza dell'idrogeno consumato e del metano rilasciato nell'atmosfera. Credito: Boris Sauterey e Regis Ferrière
"Una volta prodotto il nostro modello, lo abbiamo messo al lavoro sulla crosta marziana, in senso figurato", ha dichiarato il primo autore del lavoro, Boris Sauterey, ex borsista del gruppo di Ferrière e ora borsista alla Sorbonne Université di Parigi. "Questo ci ha permesso di valutare quanto sarebbe plausibile una biosfera sotterranea marziana. E se tale biosfera esistesse, come avrebbe modificato la chimica della crosta marziana e come questi processi nella crosta avrebbero influenzato la composizione chimica dell'atmosfera".
"Il nostro obiettivo era quello di creare un modello della crosta marziana con il suo mix di roccia e acqua salata, lasciare che i gas dell'atmosfera si diffondessero nel terreno e vedere se i metanogeni potessero convivere con questo", ha detto Ferrière, che ha un incarico congiunto all'Università Paris Sciences & Lettres di Parigi. "E la risposta è che, in generale, questi microbi avrebbero potuto vivere nella crosta del pianeta".
I ricercatori hanno quindi cercato di rispondere a una domanda intrigante: Se la vita prosperava nel sottosuolo, a che profondità ci si sarebbe dovuti spingere per trovarla? L'atmosfera marziana avrebbe fornito l'energia chimica di cui gli organismi avrebbero avuto bisogno per prosperare, ha spiegato Sauterey, in questo caso idrogeno e anidride carbonica.
"Il problema è che anche su Marte primordiale la superficie era ancora molto fredda, quindi i microbi avrebbero dovuto spingersi più in profondità nella crosta per trovare temperature abitabili", ha detto. "La domanda è: quanto in profondità deve andare la biologia per trovare il giusto compromesso tra temperatura e disponibilità di molecole dall'atmosfera necessarie per crescere? Abbiamo scoperto che le comunità microbiche nei nostri modelli sarebbero state più felici nella parte superiore di poche centinaia di metri".
Modificando il loro modello per tenere conto del modo in cui i processi che avvengono in superficie e sotto terra si influenzano a vicenda, sono stati in grado di prevedere il feedback climatico del cambiamento della composizione atmosferica causato dall'attività biologica di questi microbi. Con un sorprendente colpo di scena, lo studio ha rivelato che mentre l'antica vita marziana potrebbe aver inizialmente prosperato, il suo feedback chimico all'atmosfera avrebbe dato il via a un raffreddamento globale del pianeta, rendendo infine inabitabile la sua superficie e spingendo la vita sempre più in profondità nel sottosuolo, e forse all'estinzione.
"Secondo i nostri risultati, l'atmosfera di Marte sarebbe stata completamente modificata dall'attività biologica molto rapidamente, nel giro di poche decine o centinaia di migliaia di anni", ha detto Sauterey. "Rimuovendo l'idrogeno dall'atmosfera, i microbi avrebbero raffreddato drasticamente il clima del pianeta".
La superficie del primo Marte sarebbe presto diventata glaciale come conseguenza dell'attività biologica. In altre parole, il cambiamento climatico provocato dalla vita marziana potrebbe aver contribuito a rendere inabitabile la superficie del pianeta molto presto.
"Il problema che questi microbi avrebbero dovuto affrontare è che l'atmosfera di Marte era praticamente scomparsa, completamente assottigliata, quindi la loro fonte di energia sarebbe svanita e avrebbero dovuto trovare una fonte alternativa di energia", ha detto Sauterey. "Inoltre, la temperatura si sarebbe abbassata notevolmente e avrebbero dovuto scendere molto più in profondità nella crosta. Per il momento, è molto difficile dire per quanto tempo Marte sarebbe rimasto abitabile".
Le future missioni di esplorazione di Marte potrebbero fornire risposte, ma le sfide rimarranno, secondo gli autori. Ad esempio, pur avendo identificato Hellas Planitia, un'estesa pianura scavata dall'impatto di una grande cometa o di un asteroide molto presto nella storia di Marte, come un sito particolarmente promettente da esplorare alla ricerca di prove di vita passata, la topografia del luogo genera alcune delle tempeste di polvere più violente di Marte, che potrebbero rendere l'area troppo rischiosa per essere esplorata da un rover autonomo.
Tuttavia, una volta che l'uomo inizierà a esplorare Marte, questi siti potrebbero rientrare nella lista delle missioni future sul pianeta, ha detto Sauterey. Per ora, il team concentra la sua ricerca sul Marte moderno. Il rover Curiosity della NASA e il satellite Mars Express dell'Agenzia Spaziale Europea hanno rilevato livelli elevati di metano nell'atmosfera e, sebbene tali picchi possano derivare da processi diversi dall'attività microbica, essi lasciano intravedere l'intrigante possibilità che forme di vita come i metanogeni possano essere sopravvissute in sacche isolate su Marte, profonde oasi sotterranee di vita aliena in un mondo altrimenti ostile.