Si è infiltrata nel sottosuolo per rimanere imprigionata nel Permafrost?
E’ rimasta congelata sul posto, su gran parte delle piane settentrionali, nascosta da una coltre di polvere e sabbia?
E’ in parte evaporata per disperdersi nello spazio o per depositarsi sotto forma di neve ai poli?

Molti fisici dell’atmosfera sostengono che Marte, nel corso del tempo, abbia perduto immense quantità di vapore acqueo nello spazio, così come perse ingenti quantità di CO2, che costituiva la densa atmosfera marziana e riscaldava per effetto serra la superficie del pianeta al di sopra del punto di fusione dell’acqua.

Ma quando e per quanto tempo Marte rimase un pianeta umido?

Se la perdita di H2O e CO2 è stata costante, come si è propensi a pensare, ci sarebbe da ritenere che Marte sia stato particolarmente caldo e umido nella prima fase della sua storia, cioè miliardi di anni fa. Tuttavia, periodi di clima mite ci potrebbero essere stati anche in tempi recenti.
Anche la durata dei periodi umidi è difficile da determinare.
Se le condizioni di erosione (glacialismo, inondazioni ecc.) si fossero protratte troppo a lungo, più di un milione di anni, l’erosione avrebbe presumibilmente cancellato le tracce di tutti i crateri d’impatto (ad eccezione di pochissimi) come è accaduto sulla Terra.

Dopo la formazione dei crateri ora visibili, l’aspetto di Marte avrebbe potuto essere reso liscio e regolare da vigorosi fenomeni di erosione ma, da allora e nei tempi successivi, il volto del pianeta divenne freddo, secco e butterato e, solo episodi sparsi di clima caldo avrebbero modificato e ringiovanito la superficie del pianeta.

Ma quale è stato il meccanismo, il fenomeno che ha permesso di passare da regimi climatici miti ad altri rigidi?

Un’ipotesi presa in considerazione è stata la seguente: questo fenomeno si è reso possibile grazie ai cambiamenti d’inclinazione dell’asse di rotazione (attualmente inclinato di 25,19°) rispetto alla sua posizione ideale, ossia perpendicolare al piano orbitale.
E’ stato scoperto, infatti, che l’inclinazione dell’asse può variare all’improvviso, con escursioni anche di 60° c.ca ogni 10.000.000 di anni. Questo fenomeno può causare estremi stagionali con temperature estive sopra il punto di congelamento dell’acqua ed inverni molto rigidi. Una simile situazione potrebbe determinare un riscaldamento estivo di uno dei poli con il conseguente rilascio di CO2, che andrebbe ad ispessire l’atmosfera, creando un temporaneo ‘effetto serra’.

Al ritorno, poi, ad un’inclinazione minore, l’asse di rotazione avrebbe potuto raffreddare ulteriormente il pianeta e favorire precipitazioni di neve carbonica, assottigliando ancora l’atmosfera e facendo tornare Marte alle sue normali condizioni di clima estremamente rigido.
Anche questa teoria del cambiamento climatico necessita però una verifica definitiva, che si spera possa giungere con le missioni future sul pianeta e, soprattutto, con l’arrivo a terra e l’analisi delle rocce marziane.

Perché il clima di Marte è troppo freddo (-60°C), quello di Venere troppo caldo (460°C) mentre quello della Terra presenta condizioni di abitabilità?

Senz’altro i tre pianeti, formatisi dalla collisione di planetesimi piuttosto centrali della grande nube che diede origine al sistema solare, un tempo erano simili sotto molti aspetti (minerali analoghi, stessi gas come CO2 e H2O e tutti abbastanza temperati da permettere H2O allo stato liquido). Ciò che mutò radicalmente in seguito i loro climi, furono, come indicano i modelli al calcolatore, le differenze dei tre pianeti nella capacità di riciclare l’anidride carbonica fra atmosfera e suolo (che causò la perdita di H2O su Venere ed il gelo su Marte).
I calcoli eseguiti da alcuni ricercatori della NASA ed altri inducono a pensare che la Terra abbia sempre avuto un clima moderato soprattutto per il fatto che il suo meccanismo di riciclaggio di CO2 (il cosiddetto ciclo geochimico dei carbonati e dei silicati che spiega all’incirca l’80% degli scambi di CO2 fra il corpo solido della Terra e l’atmosfera su una scala di tempo superiore a 500.000 anni) ne aumenta la quantità nell’atmosfera quando la superficie del pianeta si raffredda, mentre ne riduce la quantità quando la temperatura al suolo aumenta.

Il ciclo geochimico dei carbonati e dei silicati, che opera su scale di tempo superiori a 500.000 anni, rimuove la CO2 atmosferica, la deposita nelle rocce carbonatiche e poi la restituisce all’atmosfera.
I carbonati si formano quando la CO2, disciolta nella pioggia sottoforma di acido carbonico H2CO3, reagisce chimicamente con rocce contenenti minerali di silicato di calcio. Le reazioni liberano nell’acqua di falda ioni calcio Ca2 e bicarbonato HCO3; da qui l’acqua li trasporta, attraverso i torrenti e i fiumi, negli oceani e nei mari dove il plancton e altri organismi li utilizzano per costruire gusci e scheletri di carbonato di calcio CaCO3.
Alla loro morte i resti si depositano sui fondali e formano sedimenti carbonatici. Lentamente, col passare dei millenni, i fondi oceanici si espandono, trasportando questi sedimenti al di sotto dei continenti (processo di subduzione) in profondità. Esposti e soggetti a temperature superiori a 1000° e pressioni crescenti il carbonato di calcio reagisce con la silice (quarzo) liberando CO2 che, attraverso le dorsali medio-oceaniche, e soprattutto per mezzo delle eruzioni vulcaniche, rientra nell’atmosfera.

La temperatura alla superficie del pianeta diventa il motore del ciclo, diventa il regolatore del livello di CO2 nell’atmosfera, i cui mutamenti di concentrazione non sono stati casuali, al contrario hanno fluttuato in risposta alle variazioni della temperatura alla superficie del pianeta (al salire della temperatura in superficie i livelli di CO2 diminuivano determinando un raffreddamento della superficie; quando quest’ultima si raffreddava, la CO2 aumentava provocando il riscaldamento della superficie). Una diminuzione troppo lenta del livello di CO2 avrebbe trasformato la Terra in una ‘sauna’; se, al contrario, fosse stata troppo rapida, gli oceani si sarebbero ricoperti di ghiacci.
Il meccanismo di riciclaggio della CO2 fa sì che sulla Terra permanga una temperatura media di 15°C, Marte invece è molto più freddo (-60°) perchè ha perso la capacità di riciclare l’anidride carbonica nell’atmosfera; Venere, al contrario, ha temperature altissime (460°) perché non conosce il meccanismo di eliminazione della CO2.