Un nuovo studio su un vecchio meteorite contraddice il pensiero attuale su come i pianeti rocciosi come la Terra e Marte acquisiscano elementi volatili come idrogeno, carbonio, ossigeno, azoto e gas nobili mentre si formano. Il lavoro è stato pubblicato il 16 giugno su Science.
Un presupposto di base sulla formazione dei pianeti è che inizialmente raccolgono prima questi elementi volatili dalla nebulosa attorno a una giovane stella, come ha affermato Sandrine Péron, una ricercatrice post-dottorato che lavora con la professoressa Sujoy Mukhopadhyay nel Dipartimento di Scienze della Terra e Planetarie, Università della California, Davis.
Poiché il pianeta è a questo punto una palla di roccia fusa, questi elementi inizialmente si dissolvono nell’oceano di magma poi degassare successivamente nell’atmosfera. In seguito, i meteoriti condritici che si schiantano sul giovane pianeta forniscono materiali più volatili.
Quindi gli scienziati si aspettano che gli elementi volatili all’interno del pianeta riflettano la composizione della nebulosa solare, o una miscela di volatili solari e meteoritici, mentre i volatili nell’atmosfera proverrebbero principalmente dai meteoriti. Queste due fonti, solare e condritica, possono essere distinte dai rapporti degli isotopi dei gas nobili, in particolare il krypton.
Marte è di particolare interesse perché si è formato in tempi relativamente brevi, solidificandosi in circa 4 milioni di anni dopo la nascita del Sistema Solare, mentre la Terra ha impiegato dai 50 ai 100 milioni di anni per formarsi. “Grazie a Marte, possiamo ricostruire la storia della consegna sui pianeti rocciosi degli elemnti volatili nei primi milioni di anni del Sistema Solare“, ha detto Péron.
Meteorite dall’interno di Marte
Alcuni meteoriti che cadono sulla Terra provengono da Marte. La maggior parte proviene da rocce superficiali che sono state esposte all’atmosfera di Marte. Il meteorite Chassigny, caduto sulla Terra nel nord-est della Francia nel 1815, è raro e insolito perché si pensa rappresenti l’interno del pianeta.
Effettuando misurazioni estremamente accurate di minuscole quantità di isotopi di krypton in campioni del meteorite utilizzando un nuovo metodo messo a punto presso il Davis Noble Gas Laboratory della UC, i ricercatori hanno potuto dedurre l’origine degli elementi nella roccia. “A causa della loro bassa abbondanza, gli isotopi di krypton sono difficili da misurare“, ha detto Péron.
Sorprendentemente, gli isotopi di krypton nel meteorite corrispondono a quelli dei meteoriti condritici, non alla nebulosa solare. Ciò significa che i meteoriti hanno trasportato elementi volatili al pianeta in formazione molto prima di quanto si pensasse in precedenza e, in presenza della nebulosa, invertendo il pensiero convenzionale.
“La composizione interna marziana per krypton è quasi puramente condritica, ma l’atmosfera è solare“, ha detto Péron. “È molto distinto“.
I risultati mostrano che l’atmosfera di Marte non può essersi formata semplicemente per degassamento dal mantello, poiché ciò gli avrebbe conferito una composizione condritica. Il pianeta deve aver acquisito atmosfera dalla nebulosa solare, dopo che l’oceano di magma si è raffreddato, per evitare una sostanziale miscelazione tra i gas condritici interni e i gas solari atmosferici.
I nuovi risultati suggeriscono che la crescita di Marte sia stata completata prima che la nebulosa solare fosse dissipata dalle radiazioni del Sole. Ma l’irradiazione dovrebbe anche aver spazzato via l’atmosfera nebulare su Marte, suggerendo che il kripton atmosferico deve essere stato in qualche modo preservato, forse intrappolato sottoterra o nelle calotte polari.
“Tuttavia, ciò richiederebbe che Marte fosse freddo subito dopo il suo accrescimento“, ha detto Mukhopadhyay. “Sebbene il nostro studio indichi chiaramente la presenza di gas condritici nell’interno di Marte, solleva anche alcune domande interessanti sull’origine e la composizione dell’atmosfera primordiale di Marte“.
Péron e Mukhopadhyay sperano che il loro studio stimolerà ulteriori lavori sull’argomento.
