Non solo radiazioni, freddo e atmosfera irrespirabile. Per i futuri esploratori del Pianeta Rosso uno dei pericoli più insidiosi potrebbe trovarsi letteralmente sotto i loro piedi: la finissima polvere marziana. La NASA ha ora definito un primo limite di esposizione destinato a guidare la progettazione delle future basi umane su Marte.
Quando immaginiamo una missione umana su Marte, i rischi che vengono subito in mente sono il lungo viaggio interplanetario, le radiazioni cosmiche o la necessità di produrre ossigeno e acqua. C’è però un problema molto meno spettacolare, ma potenzialmente onnipresente: la polvere.
La superficie marziana è ricoperta da particelle estremamente fini che possono essere sollevate dal vento e aderire alle superfici. Una volta che gli astronauti inizieranno a uscire regolarmente da un habitat per esplorare il territorio, raccogliere campioni o installare strumenti scientifici, una parte di questa polvere potrebbe inevitabilmente finire sulle tute, sugli stivali e sulle attrezzature, venendo poi trasportata negli ambienti abitabili.
Per questo la NASA ha definito un primo Permissible Exposure Limit, cioè un limite massimo di esposizione, per la polvere marziana presente nell’aria respirata dagli astronauti. Il valore proposto riguarda le particelle con dimensioni inferiori a 10 micrometri e stabilisce una concentrazione media nelle 24 ore inferiore a 0,1 milligrammi per metro cubo di aria, per scenari di esposizione fino a 30 giorni.
Un problema che deve essere risolto prima di arrivare su Marte
Potrebbe sembrare prematuro fissare limiti sanitari per astronauti che non partiranno per Marte ancora per diversi anni. In realtà è esattamente il contrario.
I veicoli interplanetari, gli habitat, le camere di compensazione, i sistemi di filtraggio e le future tute marziane devono essere progettati molto prima della missione. Gli ingegneri hanno quindi bisogno di sapere quale livello di contaminazione dell’aria dovrà essere garantito all’interno degli ambienti abitati.
Il limite stabilito dalla NASA diventa così un vero requisito ingegneristico: filtri, sistemi di ventilazione e procedure di pulizia dovranno impedire che la quantità di polvere sospesa superi questa soglia. Il momento più delicato potrebbe verificarsi proprio dopo un’attività extraveicolare. Rientrando nell’habitat, gli astronauti potrebbero portare con sé grandi quantità di particelle attaccate elettrostaticamente alla tuta e agli strumenti.
Perché la polvere marziana preoccupa gli scienziati
Il problema principale riguarda le dimensioni delle particelle. Quelle più piccole possono rimanere sospese nell’aria ed essere inalate profondamente nei polmoni, dove esposizioni ripetute potrebbero provocare irritazione e infiammazione. Ma su Marte esiste un’ulteriore incognita: la composizione chimica della polvere.
Le osservazioni effettuate negli ultimi decenni da rover e lander mostrano che il materiale superficiale marziano è principalmente di origine basaltica e contiene minerali come pirosseni, olivina e plagioclasio, insieme a ossidi di ferro, solfati e altri composti. È proprio l’abbondanza di ferro ossidato a contribuire alla caratteristica colorazione rossastra del pianeta.
Nella regolite sono stati inoltre identificati perclorati, oltre a manganese, cromo e materiali contenenti ferro in forme estremamente fini. Alcuni di questi composti sono potenzialmente problematici per l’organismo umano. Nel caso dell’inalazione, tuttavia, il gruppo di lavoro NASA ritiene che mantenere sotto controllo la quantità complessiva di polvere rappresenti, almeno inizialmente, la strategia più efficace.
Particolare attenzione viene riservata al ferro, perché alcune sue forme potrebbero favorire la produzione di specie reattive dell’ossigeno, molecole capaci di danneggiare le cellule. Al momento, però, i dati disponibili non dimostrano chiaramente che questo meccanismo provochi danni polmonari nelle condizioni previste per una missione marziana.
Ma come si stabilisce un limite senza avere polvere marziana sulla Terra?
È una delle difficoltà più interessanti dello studio. Nessun campione autentico della frazione di polvere atmosferica marziana è mai stato riportato sulla Terra.
Gli scienziati hanno quindi dovuto combinare diverse fonti di informazioni: misurazioni effettuate direttamente su Marte dai rover e dai lander, analisi dei meteoriti marziani, simulanti della regolite prodotti in laboratorio e studi tossicologici condotti sulla polvere lunare.
Come punto di partenza è stato utilizzato anche il limite già elaborato per le missioni lunari, pari a 0,4 milligrammi per metro cubo per esposizioni di 30 giorni. Per Marte la NASA ha scelto un valore molto più restrittivo, introducendo un ampio margine di sicurezza proprio a causa delle numerose incognite sulla composizione e sulla tossicità delle particelle marziane.
Il risultato è il limite di 0,1 mg/m³: non una soglia definitiva e immutabile, ma un primo standard prudenziale basato sulle migliori conoscenze oggi disponibili.
Filtri, airlock e tute: la battaglia contro la polvere
Per rispettare questi valori, una futura base marziana dovrà probabilmente integrare diversi sistemi di protezione.
Le camere di compensazione dovranno limitare l’ingresso della polvere. Le tute potrebbero essere progettate per rimanere, almeno in parte, all’esterno degli habitat o essere sottoposte a procedure di pulizia prima del rientro. Sarà inoltre necessario monitorare continuamente la concentrazione delle particelle nell’aria.
Anche l’umidità degli ambienti avrà un ruolo importante. In condizioni molto secche le particelle più fini possono rimanere sospese più a lungo e manifestare maggiormente gli effetti elettrostatici; modificando l’umidità cambia invece il modo in cui la polvere si aggrega, si deposita e viene catturata dai filtri.
Secondo gli esperti, sistemi basati sulla filtrazione HEPA dovrebbero essere efficaci, ma ogni impianto dovrà essere testato per verificare quanto velocemente riesca a riportare l’aria entro livelli sicuri dopo un picco di contaminazione, per esempio dopo il rientro di un equipaggio da un’escursione.
Il vero interrogativo: cosa respireranno gli astronauti?
Rimane però una grande incognita scientifica. La polvere che finisce nei polmoni di un astronauta potrebbe avere caratteristiche molto diverse dal terreno analizzato direttamente dai rover. Le particelle abbastanza leggere da rimanere sospese nell’atmosfera potrebbero infatti rappresentare una frazione particolare della regolite, con dimensioni, composizione chimica e reattività differenti.
Gli scienziati vogliono quindi conoscere meglio la distribuzione delle dimensioni delle particelle, la loro forma, la mineralogia, la quantità di perclorati, la chimica del ferro e soprattutto il comportamento della polvere una volta entrata nei polmoni. Saranno informazioni fondamentali per aggiornare in futuro lo standard appena elaborato.
La polvere marziana rappresenta così un perfetto esempio di quanto complessa sarà la conquista del Pianeta Rosso. Atterrare su Marte sarà solo una parte del problema: bisognerà imparare a vivere quotidianamente in un ambiente che non è mai stato progettato per il corpo umano.
E qualcosa di apparentemente innocuo come un granello di polvere potrebbe diventare uno dei parametri decisivi nella progettazione delle prime case dell’umanità su un altro pianeta.
Stefano Camilloni
