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Le tane fossili indicano dove cercare la vita su Marte

Scienza&Tecnologia

Andrea Baucon paleontologo dell’Università di Genova ed altri scienziati hanno sviluppato un modello matematico per trovare tracce di vita fossili su Marte: tutt’attorno al Cratere Belva, ci potrebbero essere tane e piste lasciate dagli antichi abitanti del Pianeta Rosso.

Lo studio è stato pubblicato sul numero di settembre della rivista  PeerJ (https://doi.org/10.7717/peerj.11784), che è tra le 35 migliori riviste al mondo di biologia.

Lo studio combina tane fossili (icnofossili) provenienti da 18 siti paleontologici terrestri e sofisticati modelli al computer per rispondere ad una delle domande più fondamentali della scienza: dove trovare (eventuale) vita su Marte?

Un nuovo studio indica al rover della NASA Perseverance dove cercare la vita su Marte

GENOVA, ITALIA – Su Marte, tutt’attorno al Cratere Belva, ci potrebbero essere tane e piste lasciate dagli antichi abitanti del Pianeta Rosso. Questa conclusione rivoluzionaria è stata raggiunta in un nuovo studio condotto da un team multidisciplinare di scienziati guidati dal paleontologo Andrea Baucon (Università di Genova) e comprendente Carlos Neto de Carvalho (Naturtejo UNESCO Global Geopark/Istituto D. Luiz, Portogallo), Antonino Briguglio (Università di Genova), Michele Piazza (Università di Genova) e Fabrizio Felletti (Università di Milano).

Lo studio è stato pubblicato sul numero di settembre della rivista PeerJ (https://doi.org/10.7717/peerj.11784), che è tra le 35 migliori riviste al mondo di biologia (fonte: Scopus – General Agricultural and Biological Sciences). Lo studio combina tane fossili (icnofossili) provenienti da 18 siti paleontologici terrestri e sofisticati modelli al computer per rispondere ad una delle domande più fondamentali della scienza: dove trovare (eventuale) vita su Marte?

Fornire una risposta è estremamente difficile. Infatti, è almeno dagli anni ’50 che gli astrobiologi affrontano due grossi limiti nella ricerca della vita extraterrestre: questa potrebbe essere irriconoscibile oppure potrebbe essere stata obliterata.

Specificatamente, la vita extraterrestre potrebbe differire da quella terrestre per forma e biochimica, rendendo inutili le ricerche basate sulle caratteristiche fisico-chimiche degli organismi della Terra. Inoltre, la fossilizzazione è un evento eccezionale: decomposizione, impatti di meteoriti e processi geologici riducono drasticamente la possibilità di ritrovare un eventuale fossile extraterrestre.

Queste limitazioni non sono mai state superate e risolte… fino a ora. Andrea Baucon ed i suoi coautori propongono un nuovo approccio: invece di cercare resti fossili di interi organismi o loro frammenti, ricercare tane, piste, impronte e perforazioni (icnofossili) lasciate da eventuali organismi marziani. In altre parole, i ricercatori non cercano l’equivalente dello scheletro di un tirannosauro, ma mirano alle sue impronte fossilizzate. “Tra le testimonianze di vita più antiche della Terra ci sono icnofossili – lunghi anche diversi centimetri – prodotti da batteri ed altri organismi unicellulari. Potrebbe essere successo anche su Marte” spiega Baucon.

Questo approccio promette di superare i limiti imposti dalle altre evidenze di vita. “Sulla Terra, gli icnofossili sono abbondantissimi, anche perché possono resistere a quelle forze che obliterano le altre evidenze di vita” spiega Baucon. Inoltre, la morfologia degli icnofossili riflette prevalentemente il comportamento biologico dell’organismo produttore, permettendo di rilevare la vita indipendentemente dalla morfologia e dalla biochimica di eventuali organismi extraterrestri. 

Seguendo questo approccio innovativo, i ricercatori hanno sviluppato un modello matematico del Cratere Jezero su Marte, un tempo occupato da acqua e quindi potenzialmente favorevole alla vita.

Qui, il 18 febbraio 2021, è atterrato il rover Perseverance della NASA al fine di cercare evidenze di eventuale vita biologica. Il modello matematico quantifica, per ogni metro quadrato del Cratere Jezero, la probabilità di trovare un icnofossile.

Il modello è stato sviluppato utilizzando l’analisi predittiva, una tecnica impiegata sulla Terra per scoprire nuovi siti paleontologici ed archeologici.

“C’è molta matematica nel nostro studio, ma anche molto sudore” spiega Baucon. Infatti, per sviluppare il modello matematico, i ricercatori hanno studiato 18 siti paleontologici sulla Terra. Durante la spedizione in Mongolia, i ricercatori sono stati attaccati da contrabbandieri di ossa di dinosauro.

A Penha Garcia, in Portogallo, hanno lavorato a 40 °C di temperatura, e le avventure non sono mancate nemmeno sul Monte Fasce, in Liguria. Lo studio di questi siti paleontologici ha permesso di determinare quali variabili influenzano la possibilità di rinvenire un icnofossile: ad esempio, il tipo di substrato e la qualità dell’affioramento.

I ricercatori hanno poi stimato, per ogni metro quadrato del cratere Jezero, il valore di queste variabili. Infine, questi dati sono stati aggregati: il risultato sono tre mappe che indicano esattamente i luoghi dove c’è la più alta probabilità di trovare tracce di vita su Marte, se questa ci sia mai stata!

Quando hanno esaminato per la prima volta le mappe, Andrea Baucon e colleghi sono rimasti stupiti. I potenziali siti marziani ad icnofossili sono molto ben circoscritti: le maggiori probabilità di trovare icnofossili su Marte si hanno nei dintorni del Cratere Belva, allo sbocco di una valle fluviale (Neretva Vallis), e nell’ampia area pianeggiante del Cratere Jezero. “Se mai c’è stata vita su Marte, le sue tracce si trovano qui” dice Baucon.

Lo studio ha profonde implicazioni per la ricerca della vita su Marte. Fornisce strumenti di pianificazione utili non solo per le prossime analisi condotte dal rover Perseverance, ma anche per le future missioni in cui verranno raccolti campioni di rocce marziane.

Baucon ed i suoi coautori concludono che, se mai è esistita vita su Marte, ha lasciato icnofossili che possono essere facilmente rilevati tramite gli strumenti di Perseverance, estendendo in modo esponenziale la possibilità di trovare prove dell’attività (passata) di forme di vita marziana. Le tre mappe di Baucon e colleghi potrebbero condurre al primo icnofossile marziano!

Lo studio ha usufruito di importanti finanziamenti da parte dell’Università di Genova e da Fondazione CARIGE che hanno approvato progetti di ricerca incentrati sullo studio dei fossili liguri che hanno dato spunto a questo lavoro marziano.

Ulteriori finanziamenti sono stati forniti dall’UNESCO Geopark Meseta Meridional (Portogallo), da Associação de Estudos do Alto Tejo (Portogallo) e dall’Università di Milano.

Lo studio

Baucon A, Neto de Carvalho C, Briguglio A, Piazza M, Felletti F. 2021. A predictive model for the ichnological suitability of the Jezero crater, Mars: searching for fossilized traces of life-substrate interactions in the 2020 Rover Mission Landing Site. PeerJ 9:e11784 (https://doi.org/10.7717/peerj.11784)

Gli autori

Andrea Baucon è un paleontologo dell’Università di Genova. La sua ricerca affronta il rapporto tra la vita e il substrato (icnologia), sottolineando il ruolo evolutivo ed ecologico degli organismi infaunali. In precedenza, ha lavorato come professore di paleontologia presso l’Università di Trieste ed oggi studia gli effetti dei cambiamenti climatici sulle interazioni organismo-substrato (progetto CAMBIACLIMA).

Carlos Neto de Carvalho è un geologo collaboratore dell’Istituto D. Luiz dell’Università di Lisbona e coordinatore scientifico del Naturtejo UNESCO Global Geopark. La sua ricerca si occupa dell’evoluzione del comportamento fossilizzato, concentrandosi in particolare sulla documentazione sedimentaria delle interazioni comportamento-ambiente.

Antonino Briguglio è docente di paleontologia e paleoecologia al DISTAV nell’Università di Genova. Studia la storia della vita sulla Terra soprattutto durante importanti crisi climatiche passate, per capire meglio il futuro del nostro pianeta alla luce delle sfide ambientali che stiamo affrontando. Il ponente ligure è il campo di azione preferenziale perché estremamente ricco di fossili.

Michele Piazza è un geologo, ricercatore del DISTAV dell’Università di Genova, dove ha conseguito il dottorato di ricerca nel 1990. Dal 1994 è in servizio presso l’Università di Genova, dove svolge attività di ricerca scientifica e di didattica universitaria. L’attività di ricerca è svolta nell’ambito di diversi programmi di ricerca e di rapporti di convenzione e si sviluppa secondo cinque filoni principali: Geologia Stratigrafica e Stratigrafia, Geologia Regionale, Paleogeografia e Paleoecologia, Georisorse, Geoarcheologia. L’attività didattica è svolta nell’ambito dei Corsi di Studio in Scienze Geologiche e in Conservazione e Gestione della Natura.

Fabrizio Felletti è professore di geologia e sedimentologia presso l’Università degli Studi di Milano, dove ha conseguito il dottorato di ricerca nel 2001. Dal 2002 è docente presso l’Università degli Studi di Milano. La sua ricerca si concentra sullo studio dei sistemi sedimentari, dall’analisi di facies alla modellazione geostatistica, mirando anche alla caratterizzazione di unità silicoclastiche e carbonatiche sia come serbatoi di idrocarburi che come depositi di acque sotterranee.

Fossil burrows show where to find life on Mars

A new study guides the NASA Perseverance rover on the sites with the highest potential for ichnofossils, i.e., the fossilized traces of life-substrate interaction.

Genoa, Italy – On Mars, all around the Belva Crater, there could be burrows and trails left by the ancient inhabitants of the Red Planet. This groundbreaking conclusion has been reached in a new study carried out by a multidisciplinary team of scientists led by the palaeontologist Andrea Baucon (University of Genoa) and including Carlos Neto de Carvalho (Naturtejo UNESCO Global Geopark / D. Luiz Institute, Portugal), Antonino Briguglio (University of Genoa), Michele Piazza (University of Genoa) and Fabrizio Felletti (University of Milan). The study has been published in the September issue of the PeerJ journal (https://doi.org/10.7717/peerj.11784), which is among the world’s top 35 biology journals (source: Scopus – General Agricultural and Biological Sciences). The study combines fossil burrows (ichnofossils) from 18 terrestrial paleontological sites and sophisticated computer models to answer one of science’s most fundamental questions: where to find (eventual) life on Mars?

Providing an answer is extremely difficult. In fact, it has been at least since the 1950s that astrobiologists face major limitations in the search for extraterrestrial life.

Since that extraterrestrial life may differ significantly from the one on Earth in morphology and biochemistry, its recognition through Earth-type biological signatures may be difficult. Furthermore, fossilization is an exceptional event: decomposition, meteorite impacts and geological processes drastically reduce the possibility of finding a possible extraterrestrial fossil.

These limitations have never been overcome… until now. Andrea Baucon and his co-authors propose a new approach, that is, looking for burrows, trails, and borings (ichnofossils) produced by Martian organisms, if any. In other words, the researchers are not looking for the equivalent of a tyrannosaur’s skeleton, but are searching its fossilized tracks. “It was the recovery of ichnofossils that has revealed biological activities in the early history of life on the Earth. These ichnofossils are several centimetres long but they have been produced by single-celled organisms. It could also have happened on Mars” explains Baucon.

This approach overcomes the limits of other biological signatures. “On Earth, ichnofossils are very abundant, also because they can withstand those forces that obliterate other biological signatures” explains Baucon. In addition, the morphology of ichnofossils mainly reflects the biological behaviour of the producer, allowing the detection of life regardless of the morphology and biochemistry of (potential) extraterrestrial organisms. Following this innovative approach, the researchers developed a mathematical model of the Jezero Crater on Mars, once occupied by water and therefore potentially life-supporting. Here, on February 18, 2021, NASA’s Perseverance rover landed to look for evidence of possible biological life. The mathematical model quantifies, for each square meter of the Jezero Crater, the probability of finding an ichnofossil. The model was developed using predictive analysis, a technique used on Earth to discover new paleontological and archaeological sites.

“There is a lot of math in our studio, but also a lot of sweat,” Baucon explains. To develop the mathematical model, the researchers studied 18 paleontological sites on Earth. During the expedition to Mongolia, the researchers were attacked by dinosaur-bone smugglers. In Penha Garcia, Portugal, they worked at 40 °C, and there were adventures even on Monte Fasce, in Liguria (Italy). The study of these paleontological sites made it possible to determine which variables influence the possibility of finding an ichnofossil, e.g., the type of substrate and the quality of the outcrop. The researchers then estimated the value of these variables for each square meter of the Jezero crater. Finally, these data have been aggregated, resulting in three maps. The maps indicate the places where there is the highest probability of finding traces of life on Mars!

When they first examined the maps, Andrea Baucon and colleagues were amazed. According to the model, the greatest chances of finding ichnofossils on Mars are in the surroundings of the Belva Crater, at the mouth of a river valley (Neretva Vallis), and in the large flat area of the Jezero Crater. “If there was ever life on Mars, its traces can be found here,” says Baucon. The study has profound implications for the search for life on Mars. It provides planning tools that are useful not only for the upcoming analyzes conducted by the Perseverance rover but also for future missions aimed at collecting Martian samples. Baucon and his co-authors conclude that “if there ever was life on Mars, it produced ichnofossils that can be easily detected using the Perseverance tools, exponentially extending the possibility of finding evidence of (past) activity of Martian life. The three maps of Baucon and colleagues could lead to the first Martian ichnofossil!

The study benefited from significant funding from the University of Genoa and the CARIGE Foundation. They approved research projects focused on the study of Ligurian fossils that, in turn, gave rise to this Martian work. Additional funding was provided by UNESCO Geopark Meseta Meridional (Portugal), by Associação de Estudos do Alto Tejo (Portugal) and by the University of Milan (Italy).

The paper

Baucon A, Neto de Carvalho C, Briguglio A, Piazza M, Felletti F. 2021. A predictive model for the ichnological suitability of the Jezero crater, Mars: searching for fossilized traces of life-substrate interactions in the 2020 Rover Mission Landing Site. PeerJ 9:e11784 (https://doi.org/10.7717/peerj.11784)

Authors

Andrea Baucon is a palaeontologist from the University of Genova. His research addresses the relationship between life and the substrate (ichnology), emphasizing the evolutionary and ecological role of burrowing organisms. He previously worked as a professor of palaeontology at the University of Trieste and he is leading an international team of scientists studying the effects of climate change on organism-substrate interactions (CAMBIACLIMA project).

Carlos Neto de Carvalho is a geologist collaborator of the D. Luiz Institute at the University of Lisbon and a scientific coordinator of Naturtejo UNESCO Global Geopark. His research over 20 years deals with the evolution of behaviour preserved in the fossil record, especially focusing on the sedimentary record of behaviour-environment interactions.

Antonino Briguglio is a professor of paleontology and paleoecology at DISTAV at the University of Genoa. He studies the history of life on Earth especially during important past climate crises, to better understand the future of our planet in light of the environmental challenges we are facing. Western Liguria, Italy is the preferred field of action because it is extremely rich in fossils.

Michele Piazza is a geologist, researcher at the DISTAV of the University of Genoa, where he obtained his PhD in 1990. Since 1994 he has been employed at the University of Genoa, where he carries out scientific research and university teaching. His research activity is carried out within the framework of various research programs and agreements and is developed along five main lines: Stratigraphic Geology and Stratigraphy, Regional Geology, Paleogeography and Paleoecology, Georesources, Geoarchaeology. The teaching activity is carried out within the study courses in Geological Sciences and Conservation and Management of Nature.

Fabrizio Felletti is a professor of geology and sedimentology at the University of Milan, where he was awarded a PhD in 2001. Since 2002, he has been a lecturer at the University of Milan. His research focuses on the study of sedimentary systems, from facies analysis to geostatistical modelling, aiming also at characterizing siliciclastic and carbonate units both as hydrocarbon reservoirs and as groundwater repositories.

www.tracemaker.com
https://www.instagram.com/tracemaker_loves_fossils/
https://www.youtube.com/terragaze
https://www.researchgate.net/profile/Andrea_Baucon


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