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L’esplorazione dello spazio va sottoterra

Corpi planetari per i quali sono stati identificati possibili ingressi di caverne con il numero di caratteristiche per corpo fornito tra parentesi (in alto). Posizioni globali per possibili ingressi alle caverne per la Luna (al centro) e Marte (in basso). Da Wynne et al. 2022b. Credito: AGU e Journal of Geophysical Research: Planets . Foto in alto: Sequenziamento del DNA in tempo reale in un laboratorio installato nel Corona Lava Tube (Lanzarote, Isole Canarie, Spagna) nell’ambito del programma di addestramento per astronauti ESA PANGAEA-X 2017. L’astronauta dell’ESA Matthias Maurer è all’interno del modulo di laboratorio con la coautrice Ana Miller. Credito: ESA.

C’è vita nelle grotte marziane?

È una buona domanda, ma non è la domanda giusta, non ancora. Una collaborazione internazionale di scienziati guidati dal ricercatore della NAU Jut Wynne ha dozzine di domande che dobbiamo porre e rispondere. Una volta capito come studiare le grotte sulla Luna, su Marte e su altri corpi planetari , allora possiamo tornare a quella domanda.

Wynne, un assistente professore di ricerca di ecologia delle caverne, è l’autore principale di due studi correlati, entrambi pubblicati in una raccolta speciale di articoli sulle grotte planetarie dal Journal of Geophysical Research: Planets .

Il primo, “Domande fondamentali di scienza e ingegneria nella ricerca sulle caverne planetarie”, è stato fatto da un team interdisciplinare di 31 scienziati, ingegneri e astronauti che hanno prodotto un elenco di 198 domande che, lavorando con altri 82 scienziati e ingegneri spaziali e delle caverne, hanno ristretto fino ai 53 più importanti.

Sfruttando la conoscenza di una parte considerevole della comunità della scienza spaziale, questo lavoro è il primo studio progettato per identificare le priorità di ricerca e ingegneria per far progredire lo studio delle caverne planetarie. Il team spera che il loro lavoro informi ciò che alla fine sarà necessario per supportare le missioni robotiche e umane in una caverna planetaria, vale a dire sulla Luna e/o su Marte.

Il secondo, “Planetary Caves: A Solar System View of Products and Processes”, è nato dal primo studio. Wynne si rese conto che non era stato fatto alcuno sforzo per catalogare le caverne planetarie in tutto il sistema solare, che è un altro pezzo importante del puzzle del quadro generale. Ha riunito un altro team di scienziati planetari per affrontare questa domanda.

“Con i necessari investimenti finanziari e il supporto istituzionale, la ricerca e lo sviluppo tecnologico necessari per raggiungere questi progressi necessari nel prossimo decennio sono raggiungibili”, ha affermato Wynne. “Ora abbiamo quello che spero diventeranno due documenti fondamentali che aiuteranno a spingere la ricerca sulle caverne planetarie da un esercizio contemplativo da poltrona a robot che sondano il sottosuolo planetario”.

Cosa sappiamo delle grotte extraterrestri

Ce ne sono molti. Gli scienziati hanno identificato almeno 3.545 potenziali grotte su 11 diverse lune e pianeti in tutto il sistema solare, tra cui la Luna, Marte e le lune di Giove e Saturno. Processi di formazione di caverne sono stati persino identificati su comete e asteroidi. Se l’ambiente circostante consente l’accesso al sottosuolo, ciò presenta un’opportunità di scoperta scientifica che non è mai stata disponibile prima.

Le scoperte in queste grotte potrebbero essere massicce. Le grotte un giorno potrebbero consentire agli scienziati di “scrutare nelle profondità” di questi corpi rocciosi e ghiacciati, il che fornirà informazioni su come si sono formati (ma possono anche fornire ulteriori informazioni su come si è formata la Terra). Potrebbero anche, ovviamente, custodire segreti della vita.

“Le grotte su molte superfici planetarie rappresentano uno dei migliori ambienti per cercare prove di forme di vita estinte o forse esistenti”, ha detto Wynne. “Ad esempio, poiché le grotte marziane sono riparate dalle letali radiazioni superficiali e dalle violente tempeste di vento, è più probabile che mostrino un regime di temperatura più costante rispetto alla superficie, e alcune possono persino contenere ghiaccio d’acqua. Questo rende le grotte su Marte una delle più importanti obiettivi di esplorazione nella ricerca della vita.”

E non si tratta solo di trovare la vita: questi stessi fattori rendono le grotte dei buoni luoghi per i rifugi degli astronauti su Marte e sulla Luna quando le missioni con equipaggio sono in grado di esplorare.

“La schermatura dalle radiazioni sarà essenziale per l’esplorazione umana della Luna e di Marte”, ha affermato Leroy Chiao, astronauta in pensione, ex comandante della Stazione spaziale internazionale e coautore del primo documento. “Una possibile soluzione è utilizzare le grotte per questo scopo. I requisiti per gli habitat degli astronauti, le tute e le attrezzature EVA dovrebbero prendere in considerazione l’esplorazione e lo sviluppo delle grotte, per la protezione dalle radiazioni cosmiche sia solari che galattiche”.

Cosa può dirci la Terra sugli altri pianeti

Wynne, la cui ricerca principale è nelle caverne terrestri, ha affermato che la ricerca sulle caverne planetarie è stata a lungo una domanda di ricerca parallela alla varietà terrestre per quasi due decenni. Le grotte supportano ecosistemi unici che a volte sono abbastanza separati dall’ecosistema di superficie nella stessa area. Chi può dire che una grotta sulla Luna o su Marte non sarebbe simile? Quindi, molte domande che ha indagato sulle grotte sulla Terra, si è chiesto come potrebbe applicarsi su altri pianeti.

Non è l’unico a fare il collegamento. Wynne ha condotto numerosi progetti di ricerca con la NASA per aiutare a far avanzare le tecnologie di rilevamento e alla sua modellazione degli habitat delle caverne non importa molto se una grotta è terrestre o extraterrestre. Ci sono abbastanza somiglianze nell’ambiente della caverna per fare previsioni ragionevoli che avranno un ruolo importante nella selezione degli obiettivi della caverna per l’esplorazione.

“Le grotte telluriane in profondità sono spesso caratterizzate da un’oscurità completa, una temperatura stabile che si avvicina alla temperatura superficiale media annuale, un flusso d’aria basso o nullo e un’atmosfera quasi satura d’acqua”, ha affermato. “Le grotte di altri corpi planetari probabilmente presentano condizioni ambientali simili, ma anche queste saranno influenzate dalle condizioni della superficie del corpo planetario e dalla struttura interna della grotta”.

Keith Cowing, editore di SpaceRef.com e NASAWatch.com, ha affermato che l’utilizzo dell’infrastruttura esistente della superficie e del sottosuolo di un pianeta può aiutare gli esseri umani a raggiungere altri pianeti prima che se dovessimo portare con noi tutto il necessario per sopravvivere.

“Gli esseri umani hanno vissuto nelle caverne per centinaia di migliaia di anni. Poi hanno costruito le proprie quando non erano disponibili”, ha detto. “In quanto tale, è naturale presumere che le grotte offriranno un’utilità simile man mano che l’umanità si espande su altri mondi. Mentre la terraformazione a livello planetario può essere un obiettivo finale, l’uso di grandi strutture preesistenti come grotte e tubi di lava può essere un modo più pratico per portare la tecnologia alla maturità necessaria per affrontare la superficie di un intero pianeta”.

Dove siamo adesso?

Sebbene gran parte di questa ricerca sia lungimirante, è anche necessario considerare quali risorse, ricerca e supporto esistono attualmente. Sono in fase di test numerose piattaforme robotiche e suite di strumentazione, ma l’ostacolo arriva dove accade così spesso: la mancanza di fondi. Con un supporto sufficiente, una missione di esplorazione robotica in una grotta lunare o marziana potrebbe essere possibile nei prossimi 5-10 anni.

Questa ricerca si basa sul lavoro passato per formare una sorta di road map per andare avanti; Wynne lo vede come un elenco di cose da fare per lo stesso processo. Le domande a cui hanno risposto scienziati e ingegneri identificano i compiti necessari per prepararsi a quell’esplorazione robotica; guarda anche più avanti ai progressi necessari nella tecnologia delle tute spaziali, nei moduli abitativi e nell’hardware che consentiranno agli esseri umani di vivere e lavorare in sicurezza sottoterra sulla Luna e su Marte.

“Questa è un’area di indagine non sfruttata nella scienza planetaria e la sua importanza nella ricerca della vita non dovrebbe essere trascurata”, ha affermato. “Nella nostra vita, è del tutto possibile che scruteremo nel sottosuolo di Marte per rispondere all’annosa domanda: ‘La vita esiste oltre la Terra?'”

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