Mercurio non è un “pianeta morto”

Sebbene Mercurio fosse geologicamente attivo nei suoi primi giorni, oggi la sua superficie appare quasi completamente statica. Ecco perché spesso è percepito come un pianeta morto e asciutto.

Un nuovo studio guidato dal Dr. Valentin Bickel del Center for Space and Habitability dell’Università di Berna e del NCCR PlanetS, insieme a ricercatori dell’Osservatorio Astronomico di Padova (INAF), ha ora condotto la prima analisi sistematica delle cosiddette striature di pendio, o “lineae”.

L’abbondanza e la distribuzione delle linee forniscono nuove intuizioni sull’attività geologica del pianeta più interno e più piccolo del nostro sistema solare.

Nel loro studio, il gruppo di ricerca ha utilizzato per la prima volta il machine learning per creare un inventario sistematico delle lineae su Mercurio.

Con un’analisi geostatistica di questo inventario, i ricercatori sono riusciti a dimostrare che queste strisce luminose e lineari, visibili sui pendii del pianeta, erano probabilmente causate dall’espulsione di materiale volatile sottosuono proveniente dal sottosuolo.

Questo indica che c’è un rilascio continuo di volatili da Mercurio nello spazio – ancora oggi. Lo studio è appena stato pubblicato sulla rivistaNature Communications Earth & Environment.

Inventario delle strisce su Mercurio grazie al machine learning

Il team di ricerca ha utilizzato un approccio di deep learning per analizzare circa 100.000 immagini ad alta risoluzione provenienti dalla sonda spaziale MESSENGER della NASA, che ha esplorato il pianeta Mercurio dal 2011 al 2015.

Hanno mappato la distribuzione complessiva e le proprietà morfologiche di circa 400 strisce luminose su Mercurio.

“Fino ad ora, le linee su Mercurio non erano state sistematicamente mappate e studiate; si conoscono solo poche strisce. Con l’analisi delle immagini, siamo riusciti a creare il primo censimento, cioè un inventario sistematico, delle strisce di pendenza su Mercurio,” spiega il primo autore Valentin Bickel.

Attività geologica su un pianeta presumibilmente morto

L’inventario mostra che le strisce luminose si trovano principalmente sui pendii rivolti al sole dei giovani crateri d’impatto che hanno penetrato materiale vulcanico e nel substrato roccioso potenzialmente ricco di volatilità sottostante.

Il fatto che le linee si accumulino in queste regioni particolarmente esposte e temporaneamente calde indica che la radiazione solare svolge un ruolo importante nell’attivazione della formazione delle linee.

“Il materiale volatile potrebbe raggiungere la superficie da strati più profondi attraverso reti di crepe nella roccia causate dall’impatto precedente,” spiega Bickel.

“La maggior parte delle strisce sembra originare da depressioni luminose, le cosiddette ‘cavità’. Questi vuoti sono probabilmente formati anche dall’espulsione di materiale volatile e si trovano solitamente nell’interno poco profondo o lungo i bordi di grandi crateri d’impatto,” continua Bickel.

“Con la nostra analisi, siamo quindi stati in grado di proporre che le linee di pendenza si formano probabilmente dall’espulsione di volatili come lo zolfo o altri elementi leggeri, provenienti dall’interno del pianeta,” continua Bickel.

Il nuovo studio indica che il pianeta Mercurio è più attivo geologicamente di quanto si pensasse in precedenza. “I nostri risultati dipingono un quadro completamente diverso e dinamico del pianeta Mercurio, apparentemente morto, secco e noioso,” afferma Bickel.

Risultati importanti per future missioni su Mercurio

Il ruolo delle lineae come potenziali indicatori per l’espulsione di volatili su Mercurio fornisce importanti spunti sulla dinamica geologica e sulla composizione del pianeta.

Bickel afferma: “I nostri risultati suggeriscono che Mercurio non solo ha un passato turbolento, ma è ancora soggetto a modifiche oggi.”

I risultati ottenuti sono particolarmente importanti per le future missioni su Mercurio. “Poiché le strisce su Mercurio sono presumibilmente causate dall’espulsione di materiale volatile, potrebbero essere un indicatore promettente del ‘bilancio volatile’ di Mercurio, cioè di quanta materia volatile il pianeta sta continuamente perdendo,” spiega Bickel.

I ricercatori ora sperano di poter dimostrare chiaramente la loro ipotesi sull’attività delle linee con nuove immagini di Mercurio, che la missione BepiColombo dell’Agenzia Spaziale Europea ESA e dell’Agenzia Aerospaziale Giapponese JAXA dovrebbero fornire.

La missione BepiColombo è attualmente in viaggio verso Mercurio.

L’Università di Berna è coinvolta in più strumenti in questa missione: l’altimetro laser BELA (BepiColombo Laser Altimeter), lo spettrometro di massa STROFIO e lo strumento al plasma ENA (Energetic Neutrals Analyzer).

BELA è stato progettato e costruito presso l’Istituto di Fisica dell’Università di Berna, tra gli altri, e utilizzerà impulsi laser per misurare la distanza dalla superficie di Mercurio con una precisione di circa 10 cm da un’altitudine orbitale di circa 1.000 km. Questi dati saranno utilizzati per creare un modello 3D dettagliato della topografia di Mercurio.

Inoltre, i modelli esistenti di deformazione tettonica e della composizione superficiale del pianeta saranno perfezionati in modo che i processi geologici su Mercurio possano essere ricostruiti con ancora più precisione. STROFIO è uno strumento NASA per il quale l’Università di Berna ha progettato, calcolato e costruito il cosiddetto sistema ionico-ottico.

STROFIO registrerà l’atmosfera molto sottile di Mercurio e analizzerà la sua composizione chimica. L’ENA è uno strumento per plasma per immagini dell’Istituto Svedese di Fisica Spaziale (IRF), al quale l’Università di Berna ha inoltre contribuito con componenti iono-ottici per la guida mirata e l’aggregazione di particelle cariche.

Valentin Bickel collabora inoltre strettamente con il ricercatore principale SIMBIO-SYS e il team scientifico dell’Osservatorio Astronomico di Padova (INAF). SIMBIO-SYS è uno strumento integrato di imaging e spettroscopico che è anche in viaggio verso Mercurio con la missione BepiColombo. Tra le altre cose, fornirà immagini ad alta risoluzione e immagini 3D della superficie di Mercurio.

Il team di ricerca prevede di utilizzare l’inventario creato nell’ambito dello studio attuale per rifotografare ed esaminare alcune regioni con linee utilizzando la missione BepiColombo.

L’obiettivo è determinare se e quante nuove scie siano emerse tra le osservazioni della sonda spaziale MESSENGER e le immagini future di BepiColombo.

“Con queste indagini, vogliamo comprendere meglio i meccanismi di formazione e lo sviluppo temporale di queste strutture e quindi ottenere ulteriori indicazioni sul ruolo dei volatili nel condurre l’attività geologica su Mercurio”, conclude Bickel.