Un team di scienziati ha presentato una nuova mappa gravitazionale di Marte all’Europlanet Science Congress 2024. La mappa ha mostrato la presenza di strutture dense e su larga scala sotto l’oceano scomparso da tempo di Marte e che i processi del mantello stanno influenzando Olympus Mons, il vulcano più grande del sistema solare.
Nuove scoperte nel sottosuolo di Marte
La nuova mappa e analisi includono dati da più missioni, tra cui la missione InSIGHT (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) della NASA. Utilizzano anche dati da piccole deviazioni nei satelliti mentre orbitano attorno a Marte.
L’articolo “The global gravity field of Mars reveals an active interior” sarà pubblicato in una prossima edizione di JGR: Planets. L’autore principale è Bart Root della Delft University of Technology. Alcuni dei risultati vanno contro un concetto importante in geologia.
I geologi lavorano con un concetto chiamato isostasia flessionale. Descrive come lo strato rigido esterno di un pianeta risponde a carichi e scaricamenti su larga scala. Lo strato è chiamato litosfera ed è costituito dalla crosta e dalla parte più alta del mantello.
Lo studio
Quando qualcosa di pesante carica la litosfera, questa risponde sprofondando. Sulla Terra, la Groenlandia è un buon esempio di questo fenomeno, dove l’enorme calotta glaciale esercita una pressione verso il basso su di essa. Mentre le sue calotte glaciali si sciolgono a causa del riscaldamento globale, la Groenlandia si solleverà.
Questa flessione verso il basso spesso causa un sollevamento nelle aree circostanti, sebbene l’effetto sia lieve. Più massiccio è il carico, più pronunciata è la flessione verso il basso, sebbene dipenda anche dalla resistenza e dall’elasticità della litosfera. L’isostasia flessionale è un’idea critica per comprendere il rimbalzo glaciale, la formazione delle montagne e la formazione del bacino sedimentario.
Gli autori del nuovo studio hanno affermato che gli scienziati devono riconsiderare il funzionamento dell’isostasia flessionale su Marte. Questo a causa dell’Olympus Mons, il vulcano più grande del Sistema Solare, e dell’intera regione vulcanica chiamata Tharsis Rise, o Tharsis Montes. Tharsis Montes è una vasta regione vulcanica che ospita altri tre enormi vulcani a scudo: Arsia Mons, Pavonis Mons e Ascraeus Mons.
L’isostasia flessionale afferma che questa regione massiccia dovrebbe forzare la superficie del pianeta verso il basso. Ma è vero il contrario. Tharsis Montes è molto più elevato del resto della superficie di Marte. Anche il lander InSIGHT della NASA ha detto molto agli scienziati sulla gravità di Marte e, insieme, sta costringendo i ricercatori a riconsiderare come funziona tutto questo su Marte.
“Ciò significa che dobbiamo ripensare a come comprendiamo il supporto per il grande vulcano e i suoi dintorni“, hanno spiegato gli autori: “Il segnale gravitazionale della sua superficie si adatta bene a un modello che considera il pianeta come un guscio sottile”.
La ricerca ha dimostrato che i processi attivi nel mantello marziano stanno spingendo verso l’alto i Tharsis Montes: “Sembra che ci sia una grande massa (qualcosa di leggero) in profondità nello strato di Marte, che forse sta salendo dal mantello“, hanno spiegato gli autori: “Questo dimostra che Marte potrebbe avere ancora dei movimenti attivi al suo interno, che creano nuove cose vulcaniche sulla superficie”.
I ricercatori hanno trovato una massa sotterranea di circa 1750 chilometri di diametro e a una profondità di 1100 chilometri. Sospettano che si tratti di un pennacchio del mantello che si solleva sotto Tharsis Montes e che sia abbastanza forte da contrastare la pressione verso il basso di tutta la massa.
“Questo ha indicato che attualmente una testa di pennacchio sta fluendo verso l’alto, verso la litosfera, per generare un vulcanismo attivo nel futuro geologico“, hanno aggiunto gli autori.
C’è dibattito su quanto Marte sia vulcanicamente attivo. Sebbene non ci siano caratteristiche vulcaniche attive sul pianeta, la ricerca mostra che la regione di Tharsis è riemersa nel passato geologico prossimo negli ultimi decine di milioni di anni.
Se c’è un pennacchio di mantello sotto Tharsis Montes, potrebbe eventualmente raggiungere la superficie? Questa è pura speculazione e sono necessarie ulteriori ricerche per confermare queste scoperte.
I ricercatori hanno anche trovato altre anomalie gravitazionali. Hanno trovato strutture misteriose e dense sotto le pianure polari settentrionali di Marte. Sono sepolte sotto uno spesso e liscio strato di sedimenti che probabilmente è stato depositato su un antico fondale marino.
Le anomalie sono circa 300–400 kg/m 3 più dense rispetto ai loro dintorni. La Luna della Terra ha anomalie gravitazionali che sono associate a bacini di impatto giganti. Gli scienziati pensano che gli impattatori che hanno creato i bacini fossero più densi della Luna e la loro massa è diventata parte della Luna.
Anche i bacini d’impatto su Marte hanno mostrato anomalie gravitazionali. Tuttavia, le anomalie nell’emisfero settentrionale del Pianeta Rosso non mostrano tracce di esse sulla superficie.
“Queste strutture dense potrebbero essere di origine vulcanica o potrebbero essere materiale compattato a causa di impatti antichi. Abbiamo identificato circa 20 caratteristiche di dimensioni variabili sparse nell’area circostante la calotta polare nord, una delle quali ricorda la forma di un cane“, ha affermato il dott. Root.
“Sembra che non ci sia traccia di loro sulla superficie.Tuttavia, attraverso i dati sulla gravità, abbiamo un’allettante visione della storia più antica dell’emisfero settentrionale di Marte“.
Conclusioni
L’unico modo per comprendere queste strutture misteriose e la gravità di Marte in generale è con più dati. Root e i suoi colleghi sono sostenitori di una missione che potrebbe raccogliere i dati necessari.
Si chiama missione Martian Quantum Gravity (MaQuls). MaQuls si baserebbe sulla stessa tecnologia utilizzata nelle missioni GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) e GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment), che hanno mappato rispettivamente la gravità della Luna e della Terra. MaQuls sarebbe caratterizzata da due satelliti che si seguono a vicenda e sono collegati da un collegamento ottico.
“Le osservazioni con MaQuIs ci consentirebbero di esplorare meglio il sottosuolo di Marte. Ciò ci aiuterebbe a scoprire di più su queste misteriose caratteristiche nascoste e a studiare la convezione del mantello in corso, nonché a comprendere i processi dinamici della superficie come i cambiamenti stagionali atmosferici e il rilevamento di riserve di acqua sotterranea“, ha concluso la Dottoressa Lisa Wörner del DLR, che ha presentato la missione MaQuIs all’EPSC2024.
