Il materiale roccioso che ha colpito Marte è sparso in enormi masse lungo tutto il mantello del pianeta, offrendo indizi sull’interno di Marte e sul suo antico passato. Quelli che sembrano essere frammenti derivanti da massicci impatti su Marte avvenuti 4,5 miliardi di anni fa sono stati rilevati nelle profondità della superficie del pianeta. La scoperta è stata fatta grazie al lander InSight della NASA, ora in pensione, che ha registrato i risultati prima della fine della missione nel 2022. Gli antichi impatti hanno rilasciato abbastanza energia da fondere porzioni di crosta e mantello primordiali delle dimensioni di un continente, trasformandoli in vasti oceani di magma, iniettando contemporaneamente i frammenti dell’impatto e i detriti marziani nelle profondità del pianeta.
Non c’è modo di dire esattamente cosa abbia colpito Marte: il sistema solare primordiale era pieno di una serie di diversi oggetti rocciosi che avrebbero potuto farlo, inclusi alcuni così grandi da essere a tutti gli effetti protopianeti. I resti di questi impatti esistono ancora sotto forma di masse grandi fino a 4 chilometri di diametro e sparse per tutto il mantello marziano. Offrono una testimonianza preservata solo su mondi come Marte, la cui mancanza di placche tettoniche ha impedito che il suo interno venisse agitato come quello terrestre attraverso un processo noto come convezione. La scoperta è stata riportata giovedì 28 agosto in uno studio pubblicato dalla rivista Science.
“Non avevamo mai osservato l’interno di un pianeta con così tanti dettagli e chiarezza prima d’ora”, ha affermato l’autore principale dello studio, Constantinos Charalambous dell’Imperial College di Londra. “Quello che stiamo osservando è un mantello costellato di antichi frammenti. La loro sopravvivenza fino a oggi ci dice che il mantello di Marte si è evoluto lentamente nel corso di miliardi di anni. Sulla Terra, caratteristiche come queste potrebbero essere state in gran parte cancellate”.
InSight , gestito dal Jet Propulsion Laboratory della NASA nella California meridionale, ha posizionato il primo sismometro sulla superficie di Marte nel 2018. Lo strumento estremamente sensibile ha registrato 1.319 terremoti su Marte prima della fine della missione del lander nel 2022. I terremoti producono onde sismiche che cambiano attraversando diversi tipi di materiale, offrendo agli scienziati un modo per studiare l’interno di un corpo planetario . Ad oggi, il team di InSight ha misurato le dimensioni, la profondità e la composizione della crosta, del mantello e del nucleo di Marte . Quest’ultima scoperta riguardante la composizione del mantello suggerisce quanto ancora ci sia da scoprire nei dati di InSight. “Sapevamo che Marte era una capsula del tempo che conservava le registrazioni della sua formazione iniziale, ma non avevamo previsto quanto chiaramente saremmo stati in grado di vederlo con InSight”, ha affermato Tom Pike dell’Imperial College di Londra, coautore dello studio.
Caccia al terremoto
Su Marte non ci sono le placche tettoniche che producono i terremoti che molte persone che vivono in aree sismicamente attive conoscono. Ma ci sono altri due tipi di terremoti terrestri che si verificano anche su Marte: quelli causati dalle rocce che si fratturano sotto l’effetto di calore e pressione, e quelli causati dall’impatto di meteoroidi.
Tra i due tipi, gli impatti di meteoroidi su Marte producono onde sismiche ad alta frequenza che viaggiano dalla crosta in profondità fino al mantello del pianeta, secondo un articolo pubblicato all’inizio di quest’anno su Geophysical Research Letters. Situato sotto la crosta del pianeta, il mantello marziano può avere uno spessore fino a 1.550 chilometri ed è costituito da roccia solida che può raggiungere temperature fino a 1.500 gradi Celsius.
Segnali confusi
Il nuovo articolo di Science identifica otto terremoti su Marte le cui onde sismiche contenevano una forte energia ad alta frequenza che ha raggiunto le profondità del mantello, dove le loro onde sismiche sono state notevolmente alterate. “Quando abbiamo osservato per la prima volta questo fenomeno nei nostri dati sui terremoti, pensavamo che i rallentamenti si verificassero nella crosta marziana”, ha detto Pike. “Ma poi abbiamo notato che più le onde sismiche viaggiavano attraverso il mantello, più questi segnali ad alta frequenza venivano ritardati”.
Utilizzando simulazioni al computer su scala planetaria, il team ha osservato che il rallentamento e la confusione si verificavano solo quando i segnali attraversavano piccole regioni localizzate all’interno del mantello. Hanno anche determinato che queste regioni sembrano essere ammassi di materiale con una composizione diversa rispetto al mantello circostante. Una volta risolto un enigma, il team si è concentrato su un altro: come fossero arrivati lì quei grumi.
Tornando indietro nel tempo, hanno concluso che i grumi probabilmente arrivarono come asteroidi giganti o altro materiale roccioso che colpì Marte durante i primi anni del sistema solare, generando quegli oceani di magma mentre penetravano in profondità nel mantello, portando con sé frammenti di crosta e mantello. Charalambous paragona la struttura a quella del vetro frantumato: pochi grandi frammenti e molti frammenti più piccoli. La struttura è coerente con un’intensa liberazione di energia che ha disperso molti frammenti di materiale nel mantello. Si adatta bene anche all’idea attuale secondo cui, nel sistema solare primordiale, asteroidi e altri corpi planetari bombardavano regolarmente i giovani pianeti. Sulla Terra, la crosta e il mantello superiore vengono continuamente riciclati dalla tettonica a placche, che spinge il bordo di una placca verso l’interno caldo, dove, per convezione, il materiale più caldo e meno denso sale e quello più freddo e denso sprofonda. Marte, al contrario, non ha placche tettoniche e il suo interno circola molto più lentamente. Il fatto che strutture così sottili siano ancora visibili oggi, ha detto Charalambous, “ci dice che Marte non ha subito il vigoroso rimescolamento che avrebbe levigato questi grumi”.
In questo modo, Marte potrebbe indicare cosa potrebbe nascondersi sotto la superficie di altri pianeti rocciosi privi di tettonica a placche, tra cui Venere e Mercurio.
Maggiori informazioni su InSight
Il JPL ha gestito InSight per conto dello Science Mission Directorate della NASA. InSight faceva parte del programma Discovery della NASA, gestito dal Marshall Space Flight Center dell’agenzia a Huntsville, in Alabama. La Lockheed Martin Space di Denver ha costruito la sonda InSight, inclusi lo stadio di crociera e il lander, e ha supportato le operazioni della sonda per la missione.
Diversi partner europei, tra cui il Centre National d’Études Spatiales (CNES) francese e il Centro Aerospaziale Tedesco (DLR), hanno supportato la missione InSight. Il CNES ha fornito alla NASA lo strumento Seismic Experiment for Interior Structure ( SEIS ), con il responsabile scientifico presso l’IPGP (Institut de Physique du Globe de Paris). Contributi significativi per SEIS sono arrivati dall’IPGP; dal Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) in Germania; dall’Istituto Federale Svizzero di Tecnologia (ETH Zurigo) in Svizzera; dall’Imperial College di Londra e dall’Università di Oxford nel Regno Unito; e dal JPL. Il DLR ha fornito lo strumento Heat Flow and Physical Properties Package ( HP 3 ), con contributi significativi da parte dello Space Research Center (CBK) dell’Accademia Polacca delle Scienze e di Astronika in Polonia. Il Centro de Astrobiología (CAB) spagnolo ha fornito i sensori di temperatura e vento.
