Abbiamo incontrato Jason W. Barnes, professore di Fisica all’Università dell’Idaho (Moscow, Stato dell’Idaho, USA), e vice principale investigatore della missione Dragonfly della NASA. La missione Dragonfly, che partirà nel 2027, invierà un drone ottocottero (un drone con otto eliche) su Titano, la più grande luna di Saturno. Dragonfly, che arriverà nel 2034, avrà l’obiettivo di studiare la chimica prebiotica e la possibile presenza di vita microbica passata o presente.
Sei il vice investigatore principale della missione Dragonfly della NASA, che invierà un drone ottocottero su Titano. Qual è il vantaggio di esplorare Titano volando con un drone?
Ci sono solo quattro luoghi che conosciamo e che consentono l’accesso a una superficie solida e al volo: Venere, Terra, Marte e Titano. Di questi, è di gran lunga più facile volare su Titano, dove l’aria è 4 volte più densa dell’atmosfera terrestre, ma dove la gravità è 7 volte inferiore rispetto alla Terra. Tutto sommato, il volo dell’aeromobile è 40 volte più facile su Titano che sulla Terra.
Pertanto, quando cercavamo un meccanismo per fornire mobilità su Titano, come abbiamo fatto con i rover su ruote su Marte, abbiamo scelto invece di utilizzare rotori e un ottocottero a sollevamento verticale (un drone con otto eliche). Stiamo anche atterrando sulle dune di sabbia di Titano, e chiunque abbia provato a guidare un’auto sulla sabbia sa quanto possa essere complicato, così come quelli che hanno guidato i rover su Marte attraverso la sabbia.
Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center/Johns Hopkins APL
Quali sono le caratteristiche dell’atmosfera di Titano? Perché si dice che la sua atmosfera sia simile a quella terrestre, pur avendo nubi di metano?
L’atmosfera di Titano ha due principali somiglianze con la nostra:
1- La pressione è di soli 1,5 bar, il 50% superiore a quella terrestre. Potresti pressurizzare una stanza a 1,5 bar e viverci comodamente. Al contrario, l’atmosfera di Venere è di 90 bar, circa la stessa pressione del fondo degli oceani terrestri, e l’atmosfera di Marte è di 0,006 bar, 200 volte inferiore a quella della Terra e abbastanza bassa da farti bollire il sangue.
2- L’altra somiglianza è nella composizione. L’atmosfera di Titano è composta per il 95% da azoto molecolare (N2) e da metano per il 5%. L’atmosfera terrestre è composta principalmente da azoto molecolare per il 72% e da ossigeno per il 20%, e poi in minor quantità da anidride carbonica, argon ecc… Al contrario, Marte e Venere hanno entrambi atmosfere quasi pure di anidride carbonica (CO2).
Quali sono i luoghi di Titano che visiterà Dragonfly? Penso che sarà una grande emozione, se sorvolerà i famosi laghi di metano di Titano… Finora nessuna missione spaziale ha mai esplorato un lago che esiste ancora oggi. Siamo abituati a vedere sempre luoghi aridi e deserti. Sarà una missione spaziale molto speciale ed emozionante…
Voleremo verso la parte arida e deserta di Titano. Precisamente i deserti di Titano vicino al suo equatore. La nostra scienza deve valutare la complessità della chimica prebiotica di Titano, caratterizzare la sua abitabilità e cercare biofirme chimiche. Abbiamo deciso che i laghi, per quanto romantici possano sembrare, non sono semplicemente i siti scientificamente più preziosi da visitare su Titano. Le dune di sabbia su Titano non sono fatte di sabbia di silicio come sulla Terra: sono organiche. Pensa a gigantesche montagne di fondi di caffè alte 100 m.
Quindi, vogliamo campionare la composizione della sabbia stessa. Successivamente, vogliamo vedere cosa succede quando quelle sostanze organiche finiscono nell’acqua liquida: formano molecole autoreplicanti e la vita? Oppure, cosa mancherebbe per la vita? Per questo dobbiamo atterrare dove c’è stata acqua liquida, non metano liquido, e quindi andremo nel cratere Selk, dove una cometa gigante si è schiantata contro Titano e ha creato una pozza di fusione di centinaia di metri di profondità. Pensiamo che l’impatto possa aver rotto la crosta di ghiaccio, e aver fatto fuoriuscire ciò che si trova in profondità. Pertanto, campionando il ghiaccio possiamo valutare la chimica all’interno della pozza di fusione, e valutare se c’è stata o c’è una presenza di vita microbica.
Credits: Johns Hopkins APL
Perché si dice che potrebbe esserci abbondante materiale organico su Titano? E perché è importante studiare questa luna di Saturno? Pensi che una forma di vita possa essere nata in passato?
Non sappiamo se la vita si sia formata su Titano in passato, o se esista o meno qualche forma di vita lì oggi (forse nell’oceano sotterraneo di acqua liquida). Il metano, presente nell’atmosfera di Titano, viene espulso in molecole più piccole dalla luce ultravioletta solare, e quei frammenti più piccoli si amalgamano in molecole organiche, sorprendentemente grandi e complesse. Lo sappiamo perché, grazie alla missione Cassini, li abbiamo visti in alto nell’atmosfera, mentre la sonda volava a 925 km di altitudine. In effetti, Cassini non è stato in grado di misurare molecole ancora più grandi, perché non era progettato per farlo: non ci aspettavamo di vedere grandi molecole di carbonio così in alto nell’atmosfera! Se quelle sostanze organiche presenti nell’atmosfera, cadessero in superficie, nell’acqua liquida o nel metano liquido, probabilmente aumenterebbero le loro dimensioni e la loro complessità. Per scoprirlo dobbiamo andare su Titano per misurarli!