Durante oltre 1.645 giorni marziani, il rover Perseverance della NASA ha misurato le particelle di polvere marziana, sia quelle più fini che quelle ultrafini, presenti sui campioni di materiali delle tute spaziali trasportati a bordo del rover. Alcune di queste particelle sono così piccole da poter penetrare nei polmoni e raggiungere il flusso sanguigno. I risultati saranno pubblicati martedì 27 ottobre nella rivista "Proceedings of the National Academy of Sciences" e potrebbero fornire informazioni utili per la progettazione delle tute spaziali e degli habitat, per le procedure di rimozione della polvere e per gli standard di salute dell'equipaggio nelle future missioni della NASA su Marte.
"La NASA ha una lunga storia di trasformazione delle sfide in soluzioni pratiche e di ricerca di modi creativi per utilizzare i dati a disposizione, al fine di rispondere a domande che vanno oltre lo scopo originario per cui sono stati raccolti", ha affermato Lindsay Hays, direttore ad interim della Divisione di Scienze Planetarie della sede centrale della NASA a Washington. "La polvere rappresenta una sfida per l'esplorazione della superficie da quando è iniziato il programma Apollo. Perseverance fornisce ai nostri ingegneri e ai nostri specialisti di volo dati che possono essere utilizzati per migliorare i nostri progetti esistenti, ben prima che i primi astronauti americani arrivino su Marte."
La polvere lunare graffiava le visiere, danneggiava gli strati esterni delle tute spaziali e comprometteva le loro guarnizioni durante le missioni Apollo della NASA, e alcuni membri dell'equipaggio hanno riferito di aver manifestato sintomi simili a quelli della febbre da fieno.
Le particelle di polvere su Marte, a causa delle collisioni causate dal vento con altre particelle, sono meno abrasive rispetto a quelle presenti sulla Luna. Inoltre, sono più ricche di zolfo, cloro e ferro e contengono una maggiore quantità di silice rispetto alla polvere lunare. Le tempeste di polvere regionali e globali su Marte possono mantenere le particelle in circolo in tutta l'atmosfera.
Il rover trasporta un set di cinque campioni di materiale utilizzato per le tute spaziali. Questi campioni, ognuno di circa 20 millimetri di lato, fanno parte di un bersaglio di calibrazione utilizzato per testare le impostazioni dello strumento SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals), un dispositivo montato sul braccio robotico di Perseverance. Il bersaglio di calibrazione per un altro strumento, chiamato PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry) e che ha fornito le misurazioni della polvere, contiene un campione di Teflon e di vetro basaltico.
Poiché il Teflon non contiene elementi che il sistema PIXL possa rilevare direttamente, qualsiasi segnale elementare che lo spettrometro a raggi X rileva proveniente da quel campione deriva dalla polvere depositata su di esso.
Il team ha anche analizzato campioni di Teflon e Vectran, due materiali utilizzati nelle tute spaziali, sull'obiettivo di calibrazione di SHERLOC. La NASA ha inviato questi campioni su Marte per studiare come i materiali delle tute spaziali si comportano sulla superficie del pianeta.
"La missione principale di Perseverance è quella di cercare tracce di vita microbica antica, ma il progetto è stato concepito anche per contribuire alla preparazione di future missioni con equipaggio umano. Questo sforzo include dimostrazioni tecnologiche come MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) e Ingenuity, oltre a campioni di tute spaziali", ha dichiarato Katie Stack Morgan, scienziata responsabile del progetto Perseverance presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA in California meridionale.
Mentre le misurazioni precedenti effettuate su Marte permettevano di identificare particelle di polvere fino a circa 3 micrometri di diametro, PIXL ha rilevato due categorie di particelle ancora più piccole: particelle fini con dimensioni inferiori a 2,5 micrometri (un capello umano è largo circa 70 micrometri) e particelle ultrafini di circa 100 nanometri (circa 700 volte più sottili di un capello umano). Le particelle presenti sul bersaglio in teflon di PIXL e sul campione in Vectran di SHERLOC avevano in media circa 2 micrometri di diametro. Sul vetro basaltico di PIXL e sul campione in teflon di SHERLOC, le dimensioni delle particelle di polvere variavano fino a circa 100-300 nanometri.
Sembra che l'elettricità statica determini quali dimensioni di particelle di polvere si attaccano a quale superficie. Le particelle di polvere si caricano elettricamente quando collidono nell'aria, e i diversi materiali presenti sul bersaglio di calibrazione attraggono particelle di dimensioni diverse. Le particelle più piccole sono rimaste attaccate per anni, durante le fasi di guida e perforazione. I polimeri organici, come il campione di tuta spaziale in teflon analizzato da SHERLOC, sono comuni negli strati esterni delle tute spaziali, e i risultati mostrano che questi strati raccolgono facilmente polvere fine.
Lo studio ha inoltre rilevato che alcuni materiali tendono ad accumulare meno polvere rispetto ad altri, il che potrebbe orientare le future scelte di materiali e rivestimenti protettivi per le tute spaziali e gli habitat. Progettazioni come le "suitports", che consentono agli astronauti di entrare in una tuta collegata all'esterno di un habitat, e le camere d'aria a doppia camera potrebbero ridurre la quantità di polvere che entra negli alloggi degli astronauti.
"L'esistenza di polvere marziana di queste dimensioni estremamente piccole era stata prevista da tempo, e PIXL ci ha offerto l'opportunità di misurarla direttamente su Marte", ha affermato Scott VanBommel, scienziato della missione Perseverance presso l'Università di Washington a St. Louis e autore principale dell'articolo. "I grumi più grandi, le cosiddette "palline di polvere" marziane, tendono a staccarsi nel tempo. Ma le particelle più piccole rimangono, e sono proprio queste che rappresentano la sfida maggiore per i sistemi di supporto vitale degli esseri umani."
Dal punto di vista chimico, la polvere presenta una composizione ricca di ferro e zolfo, come rilevato dalle missioni precedenti. Lo strumento PIXL ha inoltre rilevato che la polvere è arricchita di fosforo e ha individuato tracce di solfato di calcio.
Sulla Terra, le particelle sospese nell'aria, o materiale particolato, inferiori a 2,5 micrometri (ovvero le particelle fini), sono associate a una serie di effetti negativi sulla salute, poiché possono penetrare in profondità nei polmoni e raggiungere il flusso sanguigno. Studi hanno dimostrato che le particelle ultrafini (quelle di dimensioni non superiori a 100 nanometri) possono viaggiare dalla cavità nasale al cervello lungo il nervo olfattivo.
La polvere marziana è composta principalmente da minerali silicati e contiene composti chimicamente reattivi, tra cui i perclorati, che possono interferire con la funzione tiroidea, e il ferro reattivo, che può causare danni cellulari. Gli scienziati ritengono che i rischi per la salute derivanti dall'esposizione alla polvere marziana dipendano dalla quantità di polvere e dalla durata dell'esposizione.
I risultati ottenuti con lo strumento PIXL rappresentano le prime misurazioni effettuate direttamente su Marte di particelle fini e ultrafini, e questa ricerca può contribuire a definire meglio i limiti di esposizione alla polvere negli ambienti chiusi per gli astronauti, a sviluppare abitudini sicure e a individuare metodi per rimuovere la polvere durante l'esplorazione di Marte.
La NASA sta già lavorando a soluzioni per mitigare i rischi legati alla polvere extraterrestre, utilizzando impianti di prova a terra e missioni lunari come banco di prova per le future missioni su Marte. Nel marzo del 2025, l'agenzia ha testato uno scudo elettrodinamico contro la polvere, che utilizza campi elettrici per rimuovere il regolite lunare dalle superfici in vetro e dai radiatori termici sulla Luna. Sviluppato presso il Kennedy Space Center della NASA in Florida, è stato trasportato sulla Luna a bordo della missione Blue Ghost 1 della società Firefly Aerospace. Presso il Johnson Space Center della NASA a Houston, gli ingegneri dell'impianto di sviluppo e test lunare utilizzano camere a vuoto e un simulante di regolite lunare per testare componenti, meccanismi e uno strumento portatile per la mitigazione elettrostatica della polvere lunare, in preparazione alle missioni Artemis sulla superficie lunare.
Gestito da Caltech per conto della NASA, il JPL ha progettato e gestisce le operazioni del rover Perseverance per conto della Science Mission Directorate dell'agenzia, nell'ambito del programma di esplorazione di Marte della NASA. Il NASA JPL ha inoltre sviluppato gli strumenti PIXL e SHERLOC.
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Fonte: NASA · Comunicato originale
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