Visuale d’insieme del cratere Gale, il punto di atterraggio del rover Curiosity su Marte. All’interno del cratere è presente un rilievo alto 5.5 mila km che si chiama Monte Sharp. Il cerchio indica il punto d’approdo di Curiosity, la linea blu (cliccare per ingrandire) mostra il suo tragitto. Crediti: NASA/JPL
All’interno dei crateri presenti sulla superficie di Marte ci sono spessi strati di materiale stratificato nel tempo, le cosiddette sequenze sedimentarie, grazie ai quali è possibile ricostruire gli ambienti che hanno caratterizzato il passato del pianeta rosso. Le morfologie che troviamo all’interno di questi bacini presentano rilievi che potrebbero derivare dall’erosione eolica di rocce che inizialmente riempivano il bacino del cratere.
Uno studio recente ha dimostrato che il vento ha effettivamente scolpito i rilievi di Marte nel corso di miliardi di anni. I risultati hanno permesso di definire con precisione quando si è verificato sul pianeta rosso un evento globale di cambiamento climatico, durante il quale è scomparsa la quasi totalità dell’acqua presente. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Geophysical Research Letters.
Nei dati riportati dagli autori, viene mostrata l’importanza del vento marziano nel plasmare il paesaggio. La stessa forza sulla Terra è sovrastata da altri processi, spiega Mackenzie Day, primo autore dello studio e studente laureato presso la Jackson School of Geosciences dell’Università del Texas.
«Su Marte non ci sono la tettonica a placche né l’acqua allo stato liquido, perciò non c’è nulla in grado di alterare i segni lasciati dal vento nel corso di miliardi di anni», dice Day. «Si ottengono quindi questi rilievi che raccontano un cambiamento geomorfologico ottenibile esclusivamente a causa del vento. Sulla Terra questo non potrebbe mai verificarsi, perché l’acqua e la tettonica a placche agiscono su tempi scala molto più rapidi».
Nell’immagine gli strati più bassi del Monte Sharp, il rilievo sedimentario presente all’interno del cratere Gale di Marte. Crediti: NASA/JPL-Caltech/MSSS
I primi rilievi nei bacini dei crateri furono scoperti durante il programma Viking della NASA, negli anni ‘70. Di recente sono stati analizzati i dati raccolti dal rover Curiosity per quanto riguarda il Monte Sharp, un rilievo di 5.5 mila km di altezza all’interno del cratere Gale. L’analisi dei dati ha mostrato che i rilievi più alti sono composti da roccia sedimentaria, con gli strati più bassi portati dall’acqua che fluiva all’interno dei bacini, mentre gli strati più superficiali sono stati chiaramente portati dal vento. Tuttavia, come si siano potuti formare rilievi all’interno di crateri che un tempo erano pieni di sedimenti rimaneva una questione aperta.
«Qualcuno aveva teorizzato che questi cumuli di materiale si fossero formati in seguito a miliardi di anni di erosione eolica, ma nessuno aveva mai trovato prove concrete», spiega Day. «L’aspetto più interessante del nostro studio è che abbiamo finalmente compreso i meccanismi attraverso i quali il vento potrebbe provocare questi effetti».
Per verificare se il vento fosse in grado di creare un rilievo, i ricercatori hanno ricostruito dei crateri in miniatura, con diametro di 30 centimetri e profondità di 4 centimetri. Dopo aver riempito il cratere con sabbia umida, lo hanno posizionato in una galleria del vento. Hanno quindi proceduto tracciando l’elevazione e la distribuzione della sabbia all’interno del cratere fino a quando ogni granello non fosse stato spazzato via. Ciò che hanno scoperto è che i sedimenti venivano erosi in forme simili a quelle osservate nei crateri marziani, formando un fossato a mezzaluna che sprofondava e si allargava attorno ai bordi del cratere.
In queste immagini sono mostrati (nel pannello in alto) i crateri di Marte che contengono sedimenti, in diverse fasi di erosione. Per confronto sono mostrati (in basso) i risultati degli esperimenti condotti nella galleria del vento. I colori caldi riflettono valori di quota più alti, mentre quelli freddi corrispondono a quote basse. Crediti: Mackenzie Day
«Siamo passati da una struttura stratificata, simile a una torta, alla forma rialzata che vediamo oggi», spiega Day. Per comprendere le dinamiche del vento i ricercatori hanno messo a punto un modello teorico che simula lo scorrere del vento attraverso il cratere per diversi stadi di erosione.
La struttura finale del rilievo ha permesso agli scienziati di collegare la formazione dei rilievi stessi alle fasi di cambiamento climatico su Marte, con la parte inferiore che risale a un’epoca caratterizzata dalla presenza di acqua e la parte superiore che si è modellata in epoca ventosa e asciutta. La ricerca si è spinta fino all’era geologica che si è conclusa circa 3.7 miliardi di anni fa, nota come periodo Noachiano, ovvero il periodo in cui Marte ha cominciato a passare da un ambiente umido a uno secco. Gli scienziati sono riusciti a ricostruire la cronologia degli eventi studiando la posizione di oltre 30 rilievi.
«La successione di eventi che abbiamo osservato indica il passaggio da un periodo dominato da processi avvenuti in presenza di acqua, a uno in cui il vento ha cominciato a rielaborare questi sedimenti con la scomparsa dell’acqua, e una successiva epoca di erosione eolica che ha avuto inizio quando i sedimenti sono stati esauriti», spiega Gary Kocurek, ricercatore presso il Dipartimento di scienze geologiche dell’Università del Texas e co-autore dello studio. «In sostanza, siamo riusciti a ricostruire il ciclo sedimentario completo, fino a quello che domina attualmente su Marte».
Tra pochi mesi sarà attivo sul pianeta rosso anche lo strumento DREAMS, la prima stazione meteorologica dedicata allo studio dell’atmosfera marziana. Grazie a DREAMS sarà possibile studiare nel dettaglio l’evoluzione di numerosi parametri atmosferici (umidità, velocità, temperatura, eccetera) durante la stagione caratterizzata da tempeste di sabbia, arricchendo la nostra conoscenza del clima marziano.
Per saperne di più:
- Leggi su Geophysical Research Letters l’articolo “Carving intra-crater layered deposits with wind on Mars” di Mackenzie Day, Gary Kocurek e David Mohrig