Marco Martinelli, Divulgatore Scientifico e PhD, student presso Scuola Superiore Sant’Anna.
Possibile sì, facile no. Marte è un pianeta arido, sterile e roccioso non protetto dai raggi cosmici o dalle onde ultraviolette.
Sia i raggi UV che i raggi cosmici sono letali per molte cellule e arrivano fino a 1000 volte più intensamente rispetto alla Terra, questo perché l’atmosfera marziana è più rarefatta e non riesce a filtrarne l’ingresso.
Marte è soggetto a temperature gelide e frequenti tempeste di sabbia e sebbene in passato Marte sia stato più caldo, con oceani e un’atmosfera più vicina alla composizione dell’atmosfera terrestre, nel corso di lunghi periodi di tempo, l’acqua superficiale è andata perduta determinando le condizioni aride osservate oggi.
Sulla base dei criteri elencati dall’indice di similarità alla Terra, Marte rientra nella zona abitabile del sistema solare e le condizioni attuali su Marte potrebbero consentire alle specie estremofile di abitare il pianeta. Le specie estremofile sono solitamente batteri o piccole cellule eucariotiche, o persino piccoli animali, in grado di sopravvivere a temperature estreme o anche a condizioni di forte radioattività o assenza di acqua.
Nonostante le caratteristiche svantaggiose di Marte sopra elencate, esso è un perfetto candidato per la terraformazione, ossia la trasformazione in un pianeta simile alla terra.
Perchè Marte può essere “terraformato”
- L’energia necessaria per raggiungere Marte è paragonabile all’energia necessaria per raggiungere la Luna, ergo lo possiamo raggiungere e terraformarlo;
- E’ presente un’atmosfera composta da anidride carbonica (92%), argon (< 2%), azoto (< 2%) e altri composti, tra cui ossigeno, monossido di carbonio e vapore acqueo (< 1%);
- L’acqua è presente sotto forma di ghiaccio significativamente più abbondante nell’emisfero settentrionale del pianeta;
- Il suolo marziano sembra contenere tutti i macro e micro nutrienti richiesti dalle piante per sostenere la propria crescita;
Ci sono molti elementi a favore ma anche molte problematiche. Sebbene infatti molti nutrienti siano presenti in abbondanti quantità, potrebbero non trovarsi in una forma biodisponibile. Inoltre alcuni nutrienti benefici come il magnesio e il ferro potrebbero essere presenti in concentrazioni troppo elevate tali da essere tossiche per le piante. L’alluminio, il cromo, il cesio o l’arsenico possono limitare la crescita se biodisponibili.
Il suolo di Marte è anche ricco in sali, non solo il cloruro di sodio (sale da cucina) ma anche sali tossici come il perclorato che potrebbero influenzare la crescita delle piante e rendere le piante che assorbono il perclorato non sicure da mangiare.
In aggiunta alle caratteristiche del suolo, la temperatura media di Marte è stimata intorno ai -63°C con una minima a -140°C e una massima a 20°C, non è quindi semplice pensare di far crescere le piante nel terreno gettando qualche seme e attendendo che si sviluppino.
Il suolo marziano non è stato mai recuperato o analizzato davvero in un laboratorio terreste, in varie missioni però è stato possibile calcolarne la granulometria e la composizione. Attualmente si avranno molte risposte grazie alla missione del rover Mars 2020.
Questa spedizione è stata progettata dalla NASA per valutare ulteriori parametri ambientali quali il potenziale idrico e la disponibilità di ossigeno e azoto, e auspicabilmente consentirà di trarre conclusioni più decisive sulla possibilità che batteri, licheni o piante possano sopravvivere su Marte.
La missione del rover M2020 è equipaggiata con una serie di sensori in grado di monitorare le attuali condizioni ambientali vicino alla superficie di Marte, in particolare il Mars Environmental Dynamics Analyser (MEDA) è costituito da un set di sensori meteorologici tra cui un sensore del vento, un barometro, un sensore di umidità relativa, un set di 5 termocoppie per misurare la temperatura atmosferica a ∼1,5 m e ∼0,5 m sopra la superficie, un set di termopile per caratterizzare le temperature della superficie e della bassa atmosfera.
Sulla terra intanto sono state fatte varie simulazioni e vari esperimenti per comprendere la compatibilità di batteri, licheni e piante con l’ambiente di Marte.
Partendo dai batteri, test quantitativi di crescita hanno dimostrato che diversi batteri isolati dal permafrost, nonché nove specie di lattobacilli della specie Carnobacterium (C. alterfunditum, C. divergens, C. funditum, C. gallinarum, C. inhibens, C. maltaromaticum, C. mobile , C. pleistocenium e C. viridans) erano tutti in grado di crescere in condizioni fredde, di bassa pressione e anossiche (a basse concentrazioni di ossigeno), e si sono dimostrati potenziali candidati per la terraformazione di Marte.
Un altro organismo dall’enorme potenziale è Chroococcidiopsis, un’alga verde ossia un cianobatterio che potremmo definire un piccolo superman. Non solo resiste a condizioni estreme di temperatura ma ha una grandissima resistenza alle radiazioni, che come abbiamo detto su Marte possono arrivare con forza, non essendo protetto da una spessa atmosfera.
Essendo estremofili, i licheni soddisfano alcuni dei requisiti per la sopravvivenza in un ambiente marziano. Per chi non lo ricordasse i licheni sono una straordinaria forma di alleanza tra un fungo e un’alga, e come potrete immaginare se mai colonizzeremo Marte lo faremo grazie alle alleanze che saremo in grado di instaurare o sfruttare.
Recentemente alcuni licheni sono stati portati sulla stazione spaziale internazionale (ISS) e sono stati esposti a condizioni simil marziane. I licheni nello spazio sono esposti agli effetti combinati di insolazione, irradiazione UV, radiazione cosmica, temperature estremamente basse e vuoto. Quindi, dopo un’esposizione a lungo termine di circa 559 giorni, Xanthoria elegans Th. Fr., ha mostrato una notevole resistenza con un’attività post-esposizione pari al 50-80% del normale nell’alga e al 60-90% nel fungo.
Tuttavia, è stato osservato anche un grado di deterioramento dell’integrità cellulare indotto dall’essiccamento, che era più grave nello spazio rispetto alle condizioni simulate su Marte.
Considerando la totale assenza di vegetazione su Marte, se un domani vorremo coltivare qualcosa, i semi dovranno arrivare dalla terra. E’ per questo che numerosi gruppi di ricerca hanno provato a ricreare artificialmente il suolo marziano, basandosi sui parametri finora raccolti durante le missioni spaziali, e hanno iniziato a far crescere le piante su questo mezzo. I risultati sono stati differenti.
È stato dimostrato che i simulanti della regolite marziana, come il simulante del Johnson Space Center (JSC-Mars-1A) e il Mojave Mars Simulant (MMS), se in presenza di integratori nutrizionali supportano la crescita delle piante, mentre il Mars Global Simulant (MGS-1) ha dimostrato di non riuscire ad ospitare la crescita delle piante, anche di quelle piante che fissano l’azoto grazie all’alleanza con specifici batteri.
Ad ora il più grande ostacolo sembra essere il perclorato, elemento che potrebbe influenzare anche la struttura della regolite marziana ma che sulla terra abbiamo risorse per estrarlo ed eliminarlo.
Noi terrestri siamo fortunati ad avere tanti batteri perché tra le loro fila alcuni si sono specializzati nel mangiare il perclorato. Un ceppo isolato da un fiume altamente inquinato mediante metodo di arricchimento appartiene alla specie Azospira sp. ed ha la caratteristica unica nutrirsi di perclorato anche in aerobiosi e in presenza di nitrati.
Questi aspetti, insieme all’elevata tolleranza al perclorato (fino a 100 mM, sia in condizioni anossiche che aerobiche), lo rendono molto attraente in termini di potenziali applicazioni nel biorisanamento della regolite marziana ma anche per il clonaggio di geni da inserire in piante che saranno così in grado di sopportare e metabolizzare questa sostanza tossica.
Per ora, prima di andare su Marte, in Italia, stanno partendo alcuni progetti per coltivare piante sul suolo lunare e alla Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa c’è un progetto che ci parla proprio di questo.
Le condizioni sulla Luna sono diverse da Marte, sulla Luna l’atmosfera è totalmente assente, questo fa si che le piante andranno coltivate in serre ossigenate con un atmosfera controllata. Il suolo però è sempre una regolite, la regolite lunare.
Se per Marte dei campioni di terreno non sono mai arrivati sulla terra non è altrettanto vero per la Luna. Per questo motivo il simulante lunare è molto attendibile nella sua composizione ed è stato possibile condurre dei piccoli esperimenti per comprendere se le piante siano in grado o meno di crescervi. In aggiunta, per favorire la fertilità del terreno, in una ricerca condotta al Sant’Anna sono stati inseriti dei lombrichi così da modificare le proprietà chimico-fisiche della regolite rendendola auspicabilmente più pronta ad accogliere le piante.
Ad ora i lombrichi sopravvivono sulla regolite, le piante ben presto saranno piantate e si spera che nei prossimi anni saranno sviluppate varietà ad hoc in grado di sopravvivere in questi terreni difficili e prosperare al punto che un giorno, su Marte potremo ricostruire un’atmosfera nuova e respirabile.
Riferimenti bibliografici
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