Marte: molto più geologicamente attivo di quanto si pensasse

Osservazioni orbitali svelano la presenza di un enorme prominenza di mantello che spinge la superficie di Marte verso l’alto e guida un’intensa attività vulcanica e sismica.

 

 

Sulla Terra, le placche tettoniche in movimento rimescolano la superficie del pianeta e creano un interno dinamico, quindi l’assenza di tali processi su Marte ha portato molti a pensarlo come un pianeta morto, dove non è successo molto negli ultimi 3 miliardi di anni.

Nell’attuale numero di Nature Astronomy, gli scienziati dell’Università dell’Arizona sfidano le attuali visioni dell’evoluzione geodinamica marziana con un rapporto sulla scoperta di una prominenza attiva nel mantello che spinge la superficie verso l’alto e causa terremoti ed eruzioni vulcaniche.

Il mantello è quella zona dei pianeti, come la Terra, che si trova tra il nucleo e la crosta, costituito da roccia e che rappresenta la maggior parte della massa del corpo celeste. Il nucleo del pianeta rosso, a differenza di quello terrestre, non è però dinamico e questo fa sì che non si produca un campo magnetico, una delle cause per cui oggi il pianeta ha atmosfera poco densa e ha perso l’acqua superficiale liquida che aveva in passato.

La scoperta suggerisce che la superficie ingannevolmente tranquilla del pianeta potrebbe nascondere un interno più tumultuoso di quanto si pensasse in precedenza.

“Il nostro studio presenta molteplici linee di prova che rivelano la presenza di un gigantesco pennacchio di mantello attivo su Marte”, ha dettoAdrien Broquet, ricercatore associato post-dottorato presso l’UArizona Lunar and Planetary Laboratory e co-autore dello studio conJeff Andrews-Hanna, professore associato di scienze planetarie presso l’LPL.

I pennacchi del mantello sono grandi masse di roccia calda e galleggiante che salgono dalle profondità di un pianeta e spingono attraverso il suo strato intermedio – il mantello – per raggiungere la base della crosta, causando terremoti, faglie ed eruzioni vulcaniche. La catena di isole Hawaii, ad esempio, si è formata quando la placca del Pacifico si è lentamente spostata su un pennacchio di mantello.

“Abbiamo forti prove che i pennacchi del mantello siano attivi sulla Terra e su Venere, ma questo non è previsto su un mondo piccolo e presumibilmente freddo come Marte”, ha detto Andrews-Hanna. “Marte era più attivo 3 o 4 miliardi di anni fa, e l’opinione prevalente è che il pianeta è essenzialmente morto oggi”.

“Un’enorme quantità di attività vulcanica all’inizio della storia del pianeta ha costruito i vulcani più alti del sistema solare e ha ricoperto la maggior parte dell’emisfero settentrionale di depositi vulcanici”, ha detto Broquet. “Quel poco di attività che si è verificata nella storia recente è tipicamente attribuita a processi passivi su un pianeta in raffreddamento”.

I ricercatori sono stati attratti da una sorprendente quantità di attività in una regione altrimenti anonima di Marte chiamata Elysium Planitia, una pianura all’interno delle pianure settentrionali di Marte vicino all’equatore.

A differenza di altre regioni vulcaniche su Marte, che non hanno visto una grande attività per miliardi di anni, Elysium Planitia ha subito grandi eruzioni negli ultimi 200 milioni di anni.

“Il lavoro precedente del nostro gruppo ha trovato prove in Elysium Planitia per la più giovane eruzione vulcanica conosciuta su Marte”, ha detto Andrews-Hanna. “Ha creato una piccola esplosione di cenere vulcanica circa 53.000 anni fa, che nel tempo geologico è essenzialmente ieri”.

Il vulcanismo di Elysium Planitia ha origine dalla Cerberus Fossae, un insieme di giovani fessure che si estendono per oltre 800 miglia attraverso la superficie marziana. Recentemente, il team InSight della NASA ha scoperto che quasi tutti i terremoti marziani, o marsquakes, provengono da questa regione. Sebbene questa giovane attività vulcanica e tettonica fosse stata documentata, la causa sottostante rimase sconosciuta.

Sulla Terra, il vulcanismo e i terremoti tendono ad essere associati ai pennacchi del mantello o alla tettonica a placche, il ciclo globale dei continenti alla deriva che ricicla continuamente la crosta.

“Sappiamo che Marte non ha tettonica a placche, quindi abbiamo studiato se l’attività che vediamo nella regione di Cerberus Fossae potrebbe essere il risultato di un pennacchio di mantello”, ha detto Broquet.

Sulla Terra il materiale caldo del pennacchio spinge contro la superficie, sollevando e allungando la crosta. La roccia fusa dal pennacchio erutta poi come basalti alluvionali che creano vaste pianure vulcaniche.

Quando il team ha studiato le caratteristiche di Elysium Planitia, ha trovato prove della stessa sequenza di eventi su Marte. La superficie è stata sollevata di oltre un chilometro, rendendola una delle regioni più alte delle vaste pianure settentrionali.

Le analisi delle sottili variazioni nel campo gravitazionale hanno indicato che questo sollevamento è supportato dalle profondità del pianeta, coerentemente con la presenza di un pennacchio di mantello.

Altre misurazioni hanno mostrato che il fondo dei crateri da impatto è inclinato nella direzione del pennacchio, supportando ulteriormente l’idea che qualcosa abbia spinto la superficie verso l’alto dopo la formazione dei crateri.

Infine, quando i ricercatori hanno applicato un modello tettonico all’area, hanno scoperto che la presenza di un pennacchio gigante, largo 2.000 Km, era l’unico modo per spiegare l’estensione responsabile della formazione della Cerberus Fossae.

“Questo pennacchio ha colpito un’area di Marte approssimativamente equivalente a quella degli Stati Uniti continentali. Gli studi futuri dovranno trovare un modo per spiegare un pennacchio molto grande che non ci si aspettava fosse lì.

“Pensavamo che InSight fosse atterrato in una delle regioni geologicamente più noiose di Marte, una bella superficie piatta che dovrebbe essere approssimativamente rappresentativa delle pianure del pianeta”, ha aggiunto Broquet. “Invece, il nostro studio dimostra che InSight è atterrato proprio sopra una testa di pennacchio attiva”.

La presenza di un pennacchio attivo influenzerà le interpretazioni dei dati sismici registrati da InSight, che ora deve tenere conto del fatto che questa regione è tutt’altro che normale per Marte.

“Avere un pennacchio di mantello attivo su Marte oggi è un cambiamento di paradigma per la nostra comprensione dell’evoluzione geologica del pianeta”, ha detto Broquet, “simile a quando le analisi delle misurazioni sismiche registrate durante l’era Apollo hanno dimostrato che il nucleo della luna è fuso”.

Le loro scoperte potrebbero anche avere implicazioni per la vita su Marte, dicono gli autori. La regione studiata ha sperimentato inondazioni di acqua liquida nel suo recente passato geologico, anche se la causa è rimasta un mistero.

Lo stesso calore del pennacchio che sta alimentando l’attività vulcanica e sismica in corso potrebbe anche sciogliere il ghiaccio per creare le inondazioni e guidare reazioni chimiche che potrebbero sostenere la vita in profondità nel sottosuolo.

“I microbi sulla Terra prosperano in ambienti come questo, e questo potrebbe essere vero anche su Marte”, ha detto Andrews-Hanna, aggiungendo che la scoperta va oltre la spiegazione dell’enigmatica attività sismica e della rinascita dell’attività vulcanica.

“Sapere che c’è un pennacchio di mantello gigante attivo sotto la superficie marziana solleva importanti domande su come il pianeta si è evoluto nel tempo”. Siamo convinti che il futuro abbia in serbo altre sorprese”.

Immagine: Adrien Broquet & Audrey Lasbordes