InSight su Marte: perché studiare il “cuore” del pianeta rosso

SPAZIO – Alle ore 21.01 italiane la sonda InSight ha inviato il suo primo “beep” dal suolo di Marte. Un suono che ha echeggiato nella sala di controllo del Jet Propulsion Laboratory della NASA di Pasadena prima di lasciare a sorrisi e applausi tra gli scienziati. La sonda della missione partita lo scorso 5 maggio alla volta del pianeta rosso non solo è arrivata, ma è “ammartata” in sicurezza e ora si prepara a svelare i segreti del sottosuolo marziano anche grazie al contributo italiano dell’Agenzia spaziale italiana (Asi), dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) e Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf), e con l’industria, grazie al contributo di Leonardo.

La discesa verso il suolo è iniziata alle 20.47 ora italiana alla velocità di 19800 chilometri orari. Alle 20.49 lo scudo termico ha raggiunto la temperatura di 1500 gradi, col rischio di blackout di comunicazione radio. Tutto è andato per il meglio, nonostante i timori degli scienziati, dato che la sonda utilizzava lo stesso sistema di discesa di Schiaparelli, che si è schiantata per un errore del software nel 2016. Insight invece è atterrata alle 20.54 e ha rassicurato con un “beep” inviato dopo 7 minuti di tensione, che ha tenuto col fiato sospeso gli scienziati che hanno lavorato al progetto.

Ora Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport, questo il nome esteso della missione, è pronta per studiare come il pianeta rosso si sia evoluto a livello geologico nei suoi 4.5 miliardi di anni di vita. La sonda esplorerà la crosta, il mantello e il nucleo marziano, cercando di determinarne la struttura e la composizione. Inoltre monitorerà l’attività sismica e la temperature interna del pianeta, ma anche l’attività tettonica e gli impatti di meteoriti odierni.

Per comunicare i dati alla Terra, InSight si avvale della collaborazione di due piccoli esperimenti, i Mars Cube One o MarCO: due piccole sonde che orbitano intorno a Marte e hanno permesso di miniaturizzare le comunicazioni spaziali attraverso la tecnologia dei CubeSat già utilizzati per il nostro pianeta. Se la loro sperimentazione andrà a buon fine, i MarCO rappresenteranno un nuovo sistema di comunicazione anche per future missioni verso altre destinazioni.

Perché studiare il sottosuolo di Marte?

Le precedenti missioni hanno esplorato solo la superficie del pianeta rosso, svelando i suoi canyon, i vulcani, le rocce e il suolo. Per cercare però i segni “vitali” di Marte è necessario indagare in profondità la sua struttura. Un perfetto laboratorio, secondo gli scienziati della NASA, per rispondere alle domande sulla formazione ed evoluzione dei pianeti rocciosi, come anche la Terra.

Sebbene a partire dal 1965 siano state oltre una decina le missioni arrivate su Marte, InSight è la prima nel suo genere. La sottilissima atmosfera del pianeta rende complicato l’atterraggio, così come le forti escursioni termiche in superficie richiedono rover e strumenti che siano in grado di operare in condizioni estreme.

Al contrario delle precedenti, avere una chiara visione della struttura interna marziana permetterà di entrare nel dettaglio della formazione e dell’evoluzione dei pianeti rocciosi, fornendo le basi per le esplorazioni di esopianeti anch’essi rocciosi simili proprio alla Terra e a Marte. Inoltre il sismometro destinato a misurare l’attività sismica sarà posizionato direttamente sul suolo marziano, al contrario di quelli disposti sulle sonde della missione Viking, che ottennero dati troppo sporchi di rumore.

Se infatti sulla Terra i terremoti sono provocati dall’attività tettonica, su Marte si ritiene che le scosse siano legate ad attività come il vulcanismo o ancora le rotture che si formano nella crosta del pianeta, oppure la propagazione di onde sismiche create dall’impatto di meteoriti. Le onde sismiche inoltre sono in grado di “illuminare” la struttura interna del pianeta e svelarne i differenti strati e le loro caratteristiche. Ad esempio, potrà svelare come si sono formati i vulcani quali anche Tharsis, il più grande del sistema solare. Studiando poi il flusso di calore che fuoriesce dal pianeta, sarà possibile determinare come l’energia sul pianeta guida i cambiamenti che si verificano in superficie.

Osservare Marte così da vicino, anzi dal suo interno, sarà per gli scienziati come entrare in una macchina del tempo. Se infatti pianeti rocciosi come la Terra e Venere hanno un’attività tettonica che ha distrutto gran parte delle prove della loro storia più antica, nel caso del pianeta rosso ci si trova davanti a una struttura che non si modifica da 3 miliardi di anni e che permetterà di studiarne da vicino la storia, facendone un pianeta “fossile” e per questo estremamente interessante.

Tre strumenti e due “cubi” per InSight

La missione si occuperà di monitorare l’attività sismica del pianeta rosso grazie al sismometro SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) che registrerà non solo i terremoti, ma anche le onde che viaggiano nell’interno per via di impatti di meteoriti con la superficie. La sonda HP³  (Heat Flow and Physical Properties Probe) invece si immergerà in profondità sotto la crosta del pianeta per misurare il calore sotterraneo, per confrontarlo con il flusso di calore della Terra e dare informazioni importanti sulla sua evoluzione.

Quando si forma un pianeta roccioso, infatti, il materiale si raccoglie in un processo noto col nome di “accrescimento”, per poi separarsi in strati durante il raffreddamento nel processo chiamato “differenziazione”. Un pianeta che segue questi processi avrà una stratificazione simile a quella terrestre, suddividendosi così in crosta, mantello e un nucleo solido ferroso.

Sarà compito invece dello strumento RISE (Rotation and Interior Structure Experiment) tenere traccia grazie alle sue antenne della localizzazione del rover con estrema precisione, in modo da studiare il movimento di oscillazione di Marte rispetto al suo asse e fornire preziose informazioni sulle caratteristiche del nucleo marziano, che potrebbe essere solido, liquido o suddiviso in due parti come quello terrestre.

Un’altra particolarità della missione riguarda i due “cubi” con cui InSight lavorerà in sinergia. La NASA infatti ha lanciato con la missione una nuova tecnologia sperimentale di comunicazione: due mini sonde chiamate Mars Cube One o MarCO, dei CubeSats che voleranno intorno a Marte e serviranno a testare il nuovo equipaggiamento di comunicazione miniaturizzata dallo spazio profondo.

Questi mini satelliti ad oggi hanno fornito agli scienziati immagini della Terra, della Luna e di Marte lungo il loro cammino fino alla destinazione, rivelandosi un successo anche nella sperimentazione ella tecnologia radio, le antenne e i sistemi di propulsione. Un successo che ne fa uno strumento ulteriore di comunicazione tra la sonda e la Terra oltre ai due principali “comunicatori” che saranno il Mars Reconnaissance Orbiter e il 2001 Mars Odyssey Orbiter della NASA.

La discesa sul pianeta rosso

Lanciata il 5 maggio 2018, l’ammartaggio di InSight è arrivato il 26 novembre dopo oltre sei mesi di viaggio.

L’atmosfera nella sala di controllo è stata tesa tra gli scienziati fino al primo “beep” che ne ha garantito l’atterraggio con successo. Una tensione dovuta al fatto che far atterrare una sonda su Marte non è un compito semplice per gli scienziati, anzi.

Solo il 40% delle missioni inviate su Marte finora ha avuto successo, in parte per via dell’atmosfera che è spessa appena l’1% di quella terrestre. Una condizione per cui le sonde non possono sfruttare l’atmosfera per essere rallentate e controllare l’atterraggio, ma necessitano di paracaduti e sistemi di decelerazione che, come nel caso di Schiaparelli nel 2016, potrebbero fallire.

Il fatto poi che la missione non abbia avuto bisogno di particolari caratteristiche del sito di atterraggio, se non una superficie piana e stabile con appena qualche roccia, ha facilitato il lavoro degli scienziati. Inoltre la sonda è stata progettata e sviluppata anche per atterrare in modo sicuro durante una delle violente tempeste di sabbia marziane, con un paracadute e uno spessore in grado di resistere sia alle temperature che ai forti venti.

La dotazione di InSight

Ad accompagnare la sonda nel suo viaggio fino a Marte uno strumento che parla italiano e che è stato realizzato dalla Leonardo negli stabilimenti di Campi Bisenzio, vicino Firenze: LaRRI, Laser Retro-Reflector for InSight, una semisfera composta da microriflettori di ultima generazione e sviluppata dall’INFN con il supporto dell’ASI.

Si tratta di strumenti passivi che non necessitano di manutenzione e funzionano nello spazio anche per molti decenni, consentendo di fornire grazie alla comunicazione con i satelliti orbitanti intorno a Marte la posizione accurata dei lander e dei rover durante l’esplorazione e che permetteranno anche di eseguire un test della relatività generale ipotizzata da Albert Einstein che è complementare a quello realizzato coi riflettori Apollo.

Microriflettori come LaRRi possono aiutare gli scienziati a raggiungere molteplici scopi, come ad esempio fungere da ripetitori per investigazioni lidar dell’atmosfera marziana oppure eseguire la diagnostica di comunicazioni laser  dall’orbita di Marte per coadiuvare l’ammartaggio delle future sonde come il nuovo rover della NASA Mars 2020 o ancora preparare la strada alla missione ExoMars dell’Agenzia spaziale europea (ESA).

Il 26 novembre con InSight si apre così un nuovo capitolo dell’esplorazione del suolo, e soprattutto del sottosuolo, marziano. Un capitolo che pone le basi per svelare la storia del pianeta rosso e con esso anche della Terra e degli esopianeti rocciosi che fino ad oggi abbiamo scoperto in lontani sistemi stellari. Ma soprattutto studiando le caratteristiche interne del pianeta si potrà finalmente rispondere anche alla domanda che da sempre incuriosisce scienziati e non: se Marte abbia o meno ospitato forme di vita nella sua storia passata.

Segui Veronica Nicosia su Twitter

Leggi anche: Marte, un lago salato di acqua liquida sotto la superficie

Pubblicato con licenza Creative Commons Attribuzione-Non opere derivate 2.5 Italia.