Alcuni vulcani possono produrre eruzioni così potenti da rilasciare oceani di polvere e gas tossici nell’aria, bloccando la luce solare e modificando il clima di un pianeta per decenni. Studiando la topografia e la composizione minerale di una porzione della regione dell’Arabia Terra nel nord di Marte, gli scienziati hanno recentemente trovato prove di migliaia di tali eruzioni, o “super eruzioni”, definite le più violente esplosioni vulcaniche conosciute.
Emettendo vapore acqueo, anidride carbonica e anidride solforosa nell’aria, queste esplosioni hanno attraversato la superficie marziana per un periodo di 500 milioni di anni circa 4 miliardi di anni fa. Gli scienziati hanno riportato questa stima in un articolo pubblicato sulla rivista Geophysical Research Letters.
Gli scienziati hanno trovato prove di migliaia di eruzioni vulcaniche su Marte
“Ognuna di queste eruzioni avrebbe avuto un impatto significativo sul clima, forse il gas rilasciato ha reso l’atmosfera più densa o ha bloccato il Sole e ha reso l’atmosfera più fredda”, ha detto Patrick Whelley, geologo del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, che ha condotto l’analisi dell’Arabia Terra. “I modellisti del clima marziano avranno del lavoro da fare per cercare di capire l’impatto dei vulcani”.
Dopo aver fatto esplodere l’equivalente di 400 milioni di piscine olimpioniche di roccia fusa e gas attraverso la superficie e aver sparso una spessa coltre di cenere fino a migliaia di chilometri dal luogo dell’eruzione, un vulcano di questa grandezza collassa in un gigantesco buco chiamato caldera. Le caldere, esistono anche sulla Terra e possono essere larghe decine di miglia.
Un tempo ritenuti depressioni lasciate dagli impatti di asteroidi sulla superficie marziana miliardi di anni fa, gli scienziati hanno proposto per la prima volta in uno studio del 2013 che questi bacini fossero caldere vulcaniche. Notarono che non erano perfettamente rotonde come crateri, e presentavano alcuni segni di crollo, come pavimenti molto profondi e banchi di roccia vicino alle pareti.
Whelley e i suoi colleghi hanno avuto l’idea di cercare prove di cenere dopo aver incontrato Alexandra Matiella Novak, una vulcanologa del Johns Hopkins Applied Physics Laboratory a Laurel, nel Maryland. Matiella Novak stava già utilizzando i dati del Mars Reconnaissance Orbiter della NASA per trovare cenere altrove su Marte, quindi ha collaborato con Whelley e il suo team per cercare specificamente in Arabia Terra.
L’analisi del team ha fatto seguito al lavoro di altri scienziati che in precedenza avevano suggerito che i minerali sulla superficie dell’Arabia Terra fossero di origine vulcanica. Un altro gruppo di ricerca, dopo aver appreso che i bacini dell’Arabia Terra potessero essere caldere, ha calcolato dove si sarebbe depositata la cenere di possibili super eruzioni in quella regione: viaggiando sottovento, verso est, si sarebbe diradata allontanandosi dal centro dei vulcani, oppure in questo caso, ciò che resta di loro: le caldere.
“A quel punto e abbiamo detto: “OK, beh, questi sono minerali associati alla cenere vulcanica alterata, che è già stata documentata, quindi ora vedremo come sono distribuiti i minerali e se seguiranno lo schema delle super eruzioni”, ha detto Matiella Novak.
Il team ha utilizzato le immagini del Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer di MRO per Marte per identificare i minerali sulla superficie. Guardando nelle pareti di canyon e crateri da centinaia a migliaia di miglia dalle caldere, dove la cenere sarebbe stata trasportata dal vento, hanno identificato minerali vulcanici trasformati in argilla dall’acqua, tra cui montmorillonite, imogolite e allophane.
Quindi, utilizzando le immagini delle telecamere MRO, il team ha realizzato mappe topografiche tridimensionali dell’Arabia Terra. Ponendo i dati minerali sulle mappe topografiche dei canyon e dei crateri analizzati, i ricercatori hanno potuto vedere nei depositi ricchi di minerali che gli strati di cenere erano molto ben conservati: invece di essere confusi dai venti e dall’acqua, la cenere era stratificata.
“È stato allora che ho capito che questo non è un caso, ma è un vero segnale”, ha detto Jacob Richardson, un geologo della NASA al Goddard che ha lavorato con Whelley e Novak. “Stiamo effettivamente vedendo ciò che era stato previsto”.
Gli stessi scienziati che hanno originariamente identificato le caldere nel 2013 hanno anche calcolato quanto materiale sarebbe esploso dai vulcani, in base al volume di ciascuna caldera. Queste informazioni hanno permesso a Whelley e ai suoi colleghi di calcolare il numero di eruzioni necessarie per produrre lo spessore di cenere che hanno trovato. “Abbiamo scoperto che ci sono state migliaia di eruzioni”, ha affermato Whelley.
Una domanda rimanente è come un pianeta possa avere un solo tipo di vulcano che ricopre una regione. Sulla Terra, i vulcani capaci di super eruzioni, il più recente scoppiato 76.000 anni fa a Sumatra, in Indonesia, sono sparsi in tutto il pianeta.
Anche Marte ha molti altri tipi di vulcani, incluso il più grande vulcano del sistema solare, chiamato Olympus Mons. L’Olympus Mons è 100 volte più grande in volume del vulcano più grande della Terra, il Mauna Loa, alle Hawaii, ed è conosciuto come un “vulcano a scudo”, che drena la lava lungo una montagna in leggera pendenza. Arabia Terra ha finora l’unica prova di vulcani esplosivi su Marte.
È possibile che i vulcani super-eruttivi fossero concentrati nelle regioni della Terra ma siano stati erosi fisicamente e chimicamente o spostati in tutto il pianeta mentre i continenti si spostavano a causa della tettonica delle placche. Questi tipi di vulcani esplosivi potrebbero esistere anche nelle regioni della luna di Giove Io o potrebbero essere stati raggruppati su Venere. In ogni caso, Richardson spera che Arabia Terra insegni agli scienziati qualcosa di nuovo sui processi geologici che aiutano a modellare i pianeti e le lune.