Che cosa ci racconta un'arida meteorite riguardo all'acqua su Marte
Villigen, 13.08.2026 — Documentare la presenza di acqua dove oggi non è più presente: la tomografia neutronica e la tomografia computerizzata a raggi X lo rendono possibile. In uno studio internazionale che ha visto la partecipazione dell'Istituto Paul Scherrer PSI, i ricercatori sono riusciti a rendere visibili delle aree macroscopiche ricche di idrogeno all'interno di una meteorite marziana. I risultati forniscono indicazioni sulle reazioni primordiali tra acqua e roccia avvenute sul pianeta Marte.
Il Pianeta Rosso non è sempre stato quel deserto ammantato di polvere che oggi ci si presenta agli occhi. Un tempo il nostro vicino conteneva dell'acqua: i dati rilevati dalle sonde spaziali e le misurazioni dei veicoli rover indicano che l'acqua scorreva perfino sulla superficie del pianeta e oggi è presente soprattutto sotto forma di idrogeno legato chimicamente nei minerali delle rocce.
Tuttavia, che età abbiano questi minerali contenenti idrogeno, dove si trovino e in quale concentrazione siano presenti sono dati compresi per ora solo in parte. Eppure tali dettagli avrebbero un'importanza decisiva per comprendere meglio l'ambiente primordiale di Marte e, di conseguenza, la sua possibile abitabilità in quell'epoca.
Nell’ambito di una collaborazione interdisciplinare, un team di ricercatori provenienti da Danimarca, Svezia e Svizzera si è dedicato allo studio della presenza di acqua su Marte, ma non sul pianeta stesso, bensì in un frammento di roccia marziana che molti milioni di anni fa fu scagliato sulla Terra: la meteorite NWA 7034, meglio conosciuta con il nome di «Black Beauty». A dire il vero questa meteorite marziana non contiene acqua liquida. Però, quando l’acqua reagisce con la roccia lascia tracce chimiche, come composti del ferro modificati o minerali idrati. E sono proprio queste tracce che i ricercatori volevano rendere visibili all’interno del campione.
A tal fine, il team ha combinato due tecniche di imaging, cioè di diagnostica per immagini, complementari: la tomografia neutronica e la tomografia computerizzata a raggi X. Le misurazioni con la tomografia neutronica si sono svolte presso la Sorgente svizzera di neutroni di spallazione SINQ dell'Istituto Paul Scherrer PSI. «I neutroni sono particolarmente sensibili all’idrogeno», spiega David Mannes, scienziato presso l'Istituto Paul Scherrer PSI, che insieme ad Anders Kaestner ha eseguito la tomografia neutronica nelle strutture del PSI. «In combinazione con la tomografia computerizzata a raggi X, siamo in tal modo riusciti a rilevare non solo minuscoli minerali idrati, ma anche, per la prima volta, a rendere visibile una presenza di idrogeno più consistente e macroscopica.»
Le tracce ricche di idrogeno si trovano in rocce marziane molto antiche e si presentano in aree macroscopiche chiaramente delimitate. Da ciò si può dedurre che l'acqua abbia reagito, già agli albori del pianeta, con la crosta marziana ancora giovane. I ricercatori riportano i loro risultati sulla rivista specializzata Geophysical Research Letters.
Con l'uso dei neutroni gettiamo uno sguardo all’interno della «Bellezza Nera»
«Black Beauty», cioè la «bellezza nera», è un frammento del Pianeta Rosso che, davvero molto tempo fa, è stato scagliato nel cosmo a seguito dell’impatto di una meteorite su Marte e che, dopo una lunga peregrinazione, è infine caduto nel Sahara marocchino Il pezzo di roccia, del peso di circa 320 grammi, contiene materiale che risale a ben 4,48 miliardi di anni fa. Questo lo rende uno dei frammenti più antichi della crosta marziana, per quanto a nostra conoscenza.
Già in precedenti studi questo ambito pezzo di roccia era stato oggetto di intensi studi. Una prima valutazione del suo contenuto d’acqua era stata effettuata tramite riscaldamento controllato della meteorite e analisi dell’acqua rilasciata in tal modo. In lavori successivi, i ricercatori hanno esaminato al microscopio sezioni sottilissime, di dimensioni micrometriche, per comprendere in dettaglio la mineralogia di «Black Beauty». Tutti questi studi sono giunti ad una conclusione simile: «Black Beauty» è piena di acqua o, quanto meno, di tracce della sua presenza.
Il problema di tali analisi era tuttavia che fornivano solo valutazioni quantitative sul contenuto d'acqua complessivo o si limitavano unicamente a piccole aree circoscritte nella roccia. Da tali analisi non risultava un quadro della distribuzione spaziale dei minerali idrati in tutta la meteorite.
E il nuovo studio parte proprio da qui: per la prima volta, il team internazionale ha combinato la tomografia neutronica e la tomografia computerizzata a raggi X, per esaminare in modo tridimensionale e non distruttivo una sezione continua della meteorite. «La sezione di "Black Beauty», che aveva come dimensioni 12 x 8 x 2 millimetri, è arrivata in Svizzera dalla Danimarca, tramite corriere espresso", rammenta sorridendo Anders Kaestner. «Qui abbiamo posizionato il campione nella nostra linea di fascio e abbiamo ricostruito il suo interno con l'ausilio dei neutroni.»
Due metodi - un quadro complessivo
Tutti conosciamo i raggi X, basta essere stati una volta in ospedale: in linea di principio i raggi X funzionano come una proiezione di un'ombra. La radiazione penetra in un oggetto, viene attenuata o diffusa in modo diverso a seconda del materiale, riemerge dall’altro lato dell'oggetto e viene rilevata. Ciò che si ottiene è un’immagine bidimensionale dell’interno. La tomografia fa un altro passo in avanti: con questa tecnica l’oggetto viene ruotato di 360 gradi nel fascio della radiazione, in modo tale da poter rappresentare il suo interno in modo interamente tridimensionale e non distruttivo
I raggi X sono particolarmente adatti a rendere visibile la distribuzione di elementi più pesanti come il silicio o il ferro. Invece gli elementi leggeri come l'idrogeno quasi non generano contrasto, nelle rocce dense. «Quando abbiamo osservato la tomografia computerizzata a raggi X, della meteorite, abbiamo già notato molti «buchi» di dimensioni piuttosto consistenti nella roccia altrimenti densa», afferma Anders Kaestner. «Solo con la tomografia neutronica siamo riusciti infine a dimostrare che questi buchi non sono vuoti, ma contengono del materiale che include idrogeno.»
La capsula del tempo giunta dalla crosta marziana
Per comprendere queste tracce di idrogeno, occorre innanzitutto collocarle in un contesto geologico: Quando ci si riferisce a «Black Beauty» non si parla infatti di un semplice pezzo di roccia omogeneo, bensì di un variegato collage di frammenti di crosta molto antichi. «In geologia parliamo di una cosiddetta breccia», spiega la geologa planetaria specializzata in Marte Katrine Wulff Nikolajsen dell’Università di Copenaghen, che ha partecipato allo studio in qualità di coautrice ed esperta di Marte. «Una struttura composta da frammenti di diversi periodi geologici e che sembrano essere saldati insieme da una sorta di cemento roccioso.»
La complessa composizione di «Black Beauty» è da ricondurre a diversi violenti impatti di meteore sul Pianeta Rosso. «In occasione di tali eventi viene immessa un’enorme quantità di energia nel sistema», afferma Wulff. «La roccia proveniente da diversi strati geologici viene smossa, frantumata, in parte fusa e nuovamente mescolata.» Un impatto finale ha infine impresso alla breccia così tanta energia da permetterle di vincere il campo gravitazionale di Marte e intraprendere il suo viaggio verso la Terra.
Ciò che è atterrato nel Sahara marocchino, a cui è stato dato il nome di «Black Beauty», è quindi una sorta di capsula del tempo geologica che contiene materiale proveniente da varie epoche della crosta marziana, tra cui i campioni di roccia più antichi a noi noti del Pianeta Rosso. «Con i nostri due metodi di analisi abbiamo stabilito che le tracce idratate non sono distribuite in modo omogeneo nel campione, ma si presentano come addensamenti macroscopici concentrati», spiega la geologa. «Questi addensamenti si trovano soprattutto in frammenti di roccia antichissimi e costituiscono circa l’undici per cento del contenuto totale d’acqua del campione analizzato.»
Da ciò si può dedurre che l’acqua doveva essere presente già agli inizi della storia del pianeta rosso. Attraverso processi geologici ad alta energia, come l’attività vulcanica o eventi riconducibili a impatti, quest’acqua potrebbe aver reagito con la roccia ed essere stata conservata sotto forma di minerali idrati. «Osserviamo questi processi anche sulla terra», afferma Wulff.
Lo studio fornisce così non solo nuove intuizioni sulla storia primordiale di Marte, ma costituisce anche una svolta metodologica: per la prima volta è possibile mappare l’idrogeno nelle rocce marziane in modo tridimensionale e non distruttivo. È vero che è stata esaminata solo una sezione avente dimensioni di 12 x 8 x 2 millimetri, ma il procedimento si potrebbe comunque applicare anche a campioni più grandi e potrebbe svolgere un ruolo importante in futuro, quando campioni di roccia provenienti da missioni su Marte o da altri corpi celesti verranno riportati sulla Terra.
«In tal caso noi saremmo già pronti», afferma David Mannes. «All'Istituto Paul Scherrer PSI disponiamo dell’infrastruttura completa, a partire dalla tomografia neutronica presso la Sorgente svizzera di neutroni di spallazione SINQ per arrivare alla tomografia computerizzata a raggi X, ad alta risoluzione, presso la Sorgente di luce di sincrotrone svizzera SLS.»
Testo: Istituto Paul Scherrer PSI/Benjamin A. Senn
Informazioni sul PSI
L'Istituto Paul Scherrer PSI sviluppa, costruisce e gestisce grandi e complesse strutture di ricerca e le mette a disposizione della comunità di ricerca nazionale e internazionale. La sua ricerca si concentra sulle tecnologie del futuro, l'energia e il clima, l'innovazione sanitaria e i fondamenti della natura. La formazione dei giovani è una preoccupazione centrale del PSI. Per questo motivo, circa un quarto dei nostri dipendenti sono ricercatori post-dottorato, dottorandi o apprendisti. Il PSI impiega un totale di 2.300 persone, il che lo rende il più grande istituto di ricerca della Svizzera. Il budget annuale è di circa 450 milioni di franchi svizzeri. Il PSI fa parte del settore dei PF, che comprende anche il Politecnico di Zurigo e l'EPF di Losanna, nonché gli istituti di ricerca Eawag, Empa e WSL.
Contatto
Dr. David Christian Mannes
PSI Center for Neutron and Muon Sciences
Istituto Paul Scherrer PSI
+41 56 310 46 10
david.mannes@psi.ch
[tedesco, inglese]
Dr. Anders Kaestner
PSI Center for Neutron and Muon Sciences
Istituto Paul Scherrer PSI
+41 56 310 42 86
anders.kaestner@psi.ch
[tedesco, inglese]
Pubblicazione originale
Direct detection of hydrogen reveals a new macroscopic crustal water reservoir on early Mars
Estrid Buhl Naver et al.
Geophysical Research Letters, 13.08.2026
DOI: 10.1029/2026GL121841