Abbiamo incontrato Roger Wiens, Principale Investigatore dello strumento SuperCam installato sul rover Perseverance della NASA. Wiens è un professore della Purdue University (EAPS) di West Lafayette, Indiana (USA) e il Senior Fellow presso il Los Alamos National Laboratory. In passato è stato anche il Principale Investigatore dello strumento ChemCam installato sul rover Curiosity della NASA. Quest’ultimo è atterrato su Marte nel 2012, e attualmente è ancora in attività.
Il rover Perseverance, che è atterrato nel Cratere Jezero di Marte il 18 febbraio 2021, possiede tantissimi strumenti scientifici, uno dei quali si chiama SuperCam. Quest’ultimo, che è dotato di fotocamera, laser e spettrometri, è in grado di identificare la composizione chimica e minerale di specifici punti della superficie marziana, grandi quanto la punta di una matita, da 7 metri di distanza.
SuperCam è stato sviluppato in collaborazione con l’Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP) dell’Université de Toulouse in Francia, l’Agenzia spaziale francese (CNES), il Los Alamos National Laboratory, l’University of Hawaii e l’Universidad de Málaga in Spagna.
Sei stato il Principale Investigatore dello strumento ChemCam del rover Curiosity e sei attualmente il Principale Investigatore dello strumento SuperCam del rover Perseverance. Qual è la differenza tra lo strumento ChemCam e lo strumento SuperCam? Entrambi hanno lo stesso obiettivo?
Lo strumento ChemCam è situato sul rover Curiosity, che è atterrato nel 2012. Lo strumento SuperCam è sua sorella minore, atterrata su Marte nel 2021 sul rover Perseverance. Entrambi sono montati a circa 2 metri dal suolo in cima agli alberi dei rispettivi rover. Con ChemCam possiamo studiare gli elementi presenti nelle rocce marziane (come ad esempio il silicio, il ferro, l’alluminio, ecc…) da una distanza massima di circa 7 metri, sparando un raggio laser con brevi impulsi, focalizzati su un punto molto piccolo (circa 0,2-0,4 mm).
L’impatto dell’impulso laser sulla roccia crea un piccolo lampo di materiale surriscaldato, che viene rimosso dalla superficie. Usiamo poi un telescopio di 110 mm di diametro per raccogliere la luce emessa dal punto colpito dal raggio laser, e uno spettrometro ottico per tracciarne l’intensità in base alle lunghezze d’onda. Gli elementi presenti hanno picchi caratteristici a determinate lunghezze d’onda e, calibrando questo spettro, determiniamo le composizioni degli elementi.
ChemCam acquisisce anche immagini ad altissima risoluzione dei bersagli laser e di altri oggetti di interesse. Anche SuperCam utilizza questa tecnica laser, ma aggiunge anche la spettroscopia Raman, la visione a infrarossi e un microfono. La spettroscopia Raman e la visione a infrarossi ci aiutano a capire la composizione minerale (se ad esempio parte della roccia si è trasformata in minerali argillosi), indicando la presenza di acqua in passato.
Credit: ASI TV
Perché è importante studiare la roccia di Marte usando un raggio laser?
Marte è un pianeta polveroso. Gli strumenti che operano in un tale ambiente devono avere un sistema in grado di rimuovere la polvere per analizzare le rocce. Gli impulsi laser creano una piccola onda d’urto. Lo “sbuffo” dell’onda d’urto allontana la polvere dall’area di analisi. La tecnica laser è unica: non ci sono altri buoni modi per rimuovere la polvere da distanze fino a 7 metri. È come un braccio molto lungo, che può allungarsi e spazzolare i nostri campioni prima di analizzarli.
Le analisi di ChemCam e SuperCam sulle rocce marziane fanno parte della missione della NASA, e hanno il compito di aumentare la nostra conoscenza del Pianeta Rosso: se sia stato un mondo abitabile in passato, o se abbia ospitato la vita. I nostri strumenti hanno dimostrato che Marte potrebbe essere stato molto abitabile circa 3 miliardi di anni fa. Abbiamo trovato abbondanti prove di fiumi e laghi d’acqua dolce di lunga durata. Stiamo ancora lavorando per capire l’antico clima di questo strano pianeta.
Credit: NASA
Quali sono le scoperte e le indagini più importanti fatte da SuperCam?
L’aspetto più affascinante di queste indagini è stata l’esplorazione di un antico delta fluviale. È la prima volta che si indaga su una caratteristica del genere su un altro pianeta. Le rocce, costituite da sedimenti fluviali induriti, hanno registrato i meandri (torsioni e tornanti) dei canali d’acqua dell’antico fiume, i quali ci raccontano la qualità dell’acqua del lago.
Abbiamo scoperto che a volte il livello del lago si abbassava, diventando salato. La camera dello strumento SuperCam ha osservato grandi massi, fino a un metro di diametro, nei sedimenti del delta. Questi massi sono stati una sorpresa e indicano che il fiume deve aver avuto inondazioni improvvise, che hanno portato questi massi a valle. Questa scoperta suggerisce che il clima di Marte ha avuto alcuni eventi meteorologici estremi. Non siamo sicuri cosa abbia causato questo fenomeno. Potrebbero essere stati grandi impatti di meteoriti o grandi eruzioni vulcaniche.
Lo strumento SuperCam ha anche un microfono che registra i suoni di Marte. Siete riusciti anche a registrare i movimenti di un diavolo di polvere, cioè un minuscolo tornado di polvere e sabbia. Perché è importante ascoltare i suoni di Marte? Qual è la differenza tra i suoni di Marte e quelli della Terra?
SÌ! Siamo i primi ad aver sentito i suoni di Marte. Consistono nel vento – e in un caso, granelli di polvere che colpiscono il rover durante una forte raffica – e anche i suoni del rover e del suo compagno aereo, l’elicottero Ingenuity. Abbiamo anche sentito i suoni “zapping” delle piccole esplosioni prodotte dal laser. Da queste registrazioni abbiamo appreso come vengono generati i suoni e come viaggiano attraverso la sottile atmosfera di Marte. L’atmosfera marziana è composta per il 95% da anidride carbonica e solo l’1% è densa come l’aria sulla Terra. Di conseguenza, i suoni viaggiano piuttosto male attraverso l’atmosfera e sono molto diversi dai suoni sulla Terra. La velocità del suono è molto più lenta su Marte, solo circa 250 metri al secondo rispetto ai 340 metri al secondo sulla Terra e, a differenza della Terra, la velocità del suono su Marte varia con la frequenza del suono. Ascoltare musica su Marte sarebbe un’esperienza molto strana.
Credits: The Guardian / NASA/JPL-Caltech
Credits: Space.com | imagery & audio: NASA/JPL-Caltech | produced & edited by Steve Spaleta