Dal momento in cui i gas nobili sono chimicamente inerti e non reagiscono con altre sostanze nell'aria o nel suolo, sono eccellenti per tracciare la storia climatica antica. Il problema è che lo xeno è presente in piccolissime quantità nell'atmosfera marziana da poter essere misurato solo con esperimenti il loco.

"Lo xeno è una misura fondamentale da prendere su pianeti come Marte o Venere, in quanto offre informazioni essenziali per comprendere la loro storia antica e perché risultano così diversi dalla Terra", ha detto Melissa Trainer, uno degli scienziati che hanno analizzato i dati SAM (Sample Analysis at Mars).

Un'atmosfera planetaria è formata da diversi gas, che sono a loro volta costituiti da varianti dello stesso elemento chimico, chiamate isotopi. Quando un pianeta perde atmosfera, le quantità dei diversi isotopi possono essere influenzate. Le misurazioni dello xeno ci dicono di più sulla perdita dell'atmosfera marziana. Poiché lo xeno esiste in natura in nove diverse forme isotopiche, con masse atomiche che vanno da 124 (con 70 neutroni per atomo) a 136 (con 82 neutroni per atomo), è l'ideale per ricostruire la storia passata di Marte. Un processo di perdita atmosferica, infatti, interessa prima gli strati più alti e tende a rimuovere più facilmente gli isotopi più leggeri, lasciando un rapporto più elevato in isotopi pesanti rispetto a com'era originariamente.

I dati del SAM, il laboratorio di Curiosity che analizza i campioni attraverso spettrometria di massa, gascromatografia e spettrometria laser, ripercorrono il primo periodo della storia del pianeta, quando era in corso un potente processo in grado di disperdere gli isotopi di xeno, quelli leggeri ad una velocità maggiore rispetto a quelli pesanti. Tali fughe hanno influenzato i rapporti e i valori che troviamo oggi sono una firma di quello che è successo miliardi di anni fa, già noti grazie allo studio dei meteoriti marziani ritrovati sulla Terra.

"Abbiamo trovato una notevole corrispondenza dei dati raccolti in situ con quelli dei campioni d’atmosfera inglobata in alcune delle meteoriti marziane", ha detto Pan Conrad, la vice responsabile scientifica di SAM.

Il SAM precedentemente aveva misurato il rapporto tra due isotopi di un altro gas, l'argon, e i risultati avevano evidenziato una perdita continua nel tempo di gran parte dell’atmosfera originale di Marte.

Com’è intuibile, l'esperimento sullo xeno ha richiesto una lunga preparazione. In particolare sono stati effettuati approfonditi test al Goddard Space Flight Center NASA di Greenbelt, nel Maryland, utilizzando una copia esatta del SAM, racchiuso in una camera climatica che simula l'ambiente di Marte.

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Un tecnico del NASA Goddard perpara la replica dello strumento SAM per un esperimento. Una volta chiuso il portello, vengono simulate le condizioni di temperatura e pressione in cui si trova a lavorare lo strumento originale.
Credit: NASA

"Sono veramente soddisfatto del successo di questo esperimento e dal fatto che siamo stati in grado di dimostrare questa nuova funzionalità per Curiosity", ha detto Charles Malespín del Goddard, che ha sviluppato e ottimizzato l’intera sequenza di istruzioni da far eseguire a SAM su Marte.

Riferimenti:
- http://www.nasa.gov/press/2015/march/curiosity-sniffs-out-history-of-martian-atmosphere/index.html#.VRy1ieFISBE