Marte: lastre di ghiaccio fratturate su Deuteronilus Mensae

Nel punto in cui si incontrano i due emisferi di Marte, il pianeta è coperto da un terreno frantumato: un segno che flussi lenti ma costanti di materiale ghiacciato si sono fatti strada attraverso il paesaggio, scolpendo una rete fratturata di valli, scogliere e tumuli isolati di roccia.

Deuteronilus Mensae nel contesto

Marte è un pianeta di due metà. I suoi emisferi sono drasticamente diversi; le pianure pianeggianti settentrionali si trovano fino a tre chilometri al di sotto delle aspre alture meridionali, e la superficie nelle regioni settentrionali di Marte sembra essere molto più giovane delle antiche andane del sud.

Quando queste regioni si incontrano, a volte formano un’area di transizione piena di una vasta gamma di intriganti caratteristiche geologiche, modelli e processi: un tipo di paesaggio unico su Marte noto come terreno irregolare. Terreno Fretted si trova in un paio di settori chiave su Marte, ed un particolare buon esempio, di nome Deuteronilus Mensae, può essere visto in queste immagini da Mars Express  Stereo fotocamera ad alta risoluzione (HRSC) .

Questo paesaggio mostra segni chiari e diffusi di erosione significativa e duratura. Come è comune con il terreno increspato, contiene un mix di scogliere, canyon, scarpate, tumuli ripidi e pianeggianti (mesa), solchi, creste fratturate e altro, una selezione dei quali può essere vista punteggiata sul telaio.

Vista topografica di Deuteronilus Mensae
Vista topografica di Deuteronilus Mensae

Queste caratteristiche sono state create come materiale scorrevole che sezionava l’area, tagliando il paesaggio esistente e scolpendo una rete di canali tortuosi. Nel caso di Deuteronilus Mensae, il ghiaccio che scorre è il colpevole più probabile. Gli scienziati ritengono che questo terreno abbia subito una vasta attività glaciale passata in numerose epoche marziane.

Si pensa che i ghiacciai si siano lentamente e sicuramente allontanati nelle pianure e negli altipiani che un tempo coprivano questa regione, lasciando sulla loro scia solo una manciata di tumuli di roccia ripidi, piatti e isolati.

Vista prospettica di Deuteronilus Mensae
Vista prospettica di Deuteronilus Mensae

Depositi lisci coprono il pavimento stesso, alcuni segnati da schemi di flusso da materiale che si muove lentamente in discesa – una miscela di ghiaccio e detriti accumulati che si sono uniti per formare e alimentare viscosi, spostando flussi di massa in qualche modo simili a una frana o un flusso di fango qui sulla Terra .

Vista prospettica di Deuteronilus Mensae
Vista prospettica di Deuteronilus Mensae

Gli studi di questa regione dalla NASA  s Mars Reconnaissance Orbiter hanno dimostrato che la maggior parte delle caratteristiche visto qui effettivamente contengono alti livelli di ghiaccio d’acqua. Le stime collocano il contenuto di ghiaccio di alcune caratteristiche glaciali nella regione fino al 90%. Ciò suggerisce che, piuttosto che ospitare sacche e ghiacciai ghiacciati individuali o occasionali, Deuteronilus Mensae può effettivamente rappresentare i resti di una vecchia calotta di ghiaccio regionale. Una volta questa calotta glaciale potrebbe aver coperto l’intera area, adagiata sugli altopiani e sulle pianure. Man mano che il clima marziano cambiava, questo ghiaccio cominciò a spostarsi e scomparire, rivelando lentamente la roccia sottostante.

Nel complesso, le caratteristiche viste in queste immagini di Mars Express ricordano i ghiacciai coperti di rocce e detriti trovati nelle regioni fredde della Terra. I ghiacciai possono effettivamente essere relativamente comuni su Marte sia passato che attuale; studi recenti suggeriscono che il pianeta potrebbe avere fasce di attività glaciale sopra e sotto il suo equatore, contenenti enormi quantità di ghiaccio coperte da spessi strati protettivi di polvere, e molte altre aree mostrano segni di aver ospitato ghiacciai in passato – proprio come Deuteronilus Mensae.

Deuteronilus Mensae in 3D
Deuteronilus Mensae in 3D

Mars Express orbita attorno al Pianeta Rosso dal 2003. Utilizzando l’HRSC, che ha ottenuto queste nuove immagini, la missione ha continuamente mappato la superficie marziana e caratterizzato varie proprietà chiave e fenomeni sul pianeta – dalla presenza di una falda acquifera planetaria sistema per intrigare vecchi sistemi fluviali , vari affascinanti depositi superficiali , gigantesche tempeste di polvere regionali , picchi di gas rivelatori nell’atmosfera del pianeta e molto altro ancora .

La missione continuerà a esplorare il Pianeta Rosso in collaborazione con l’ESA-Roscosmos ExoMars Trace Gas Orbiter , arrivato su Marte nel 2016, e il rover ExoMars Rosalind Franklin e la relativa piattaforma di scienza di superficie , che arriverà nel 2021.

Prime prove del sistema di acque sotterranee su tutto il pianeta su Marte

Mars Express ha rivelato le prime prove geologiche di un sistema di antichi laghi interconnessi che un tempo si trovavano in profondità sotto la superficie del Pianeta Rosso, cinque dei quali possono contenere minerali fondamentali per la vita.

Marte sembra essere un mondo arido, ma la sua superficie mostra segni convincenti che un tempo esistevano grandi quantità di acqua in tutto il pianeta. Vediamo caratteristiche che avrebbero dovuto formare l’acqua – ramificando canali di flusso e valli , per esempio – e proprio l’anno scorso  Mars Express ha rilevato una pozza d’acqua liquida sotto il polo sud del pianeta .

Un nuovo studio rivela ora l’estensione dell’acqua sotterranea sull’antica Marte, precedentemente prevista solo da modelli.

Distribuzione di bacini un tempo acquosi su Marte
Distribuzione di bacini un tempo acquosi su Marte

“All’inizio Marte era un mondo acquoso, ma quando il clima del pianeta cambiò questa acqua si ritirò sotto la superficie per formare pozze e” acque sotterranee “”, afferma l’autore principale Francesco Salese dell’Università di Utrecht, Paesi Bassi.

“Abbiamo tracciato quest’acqua nel nostro studio, poiché la sua portata e il suo ruolo sono oggetto di dibattito e abbiamo trovato le prime prove geologiche di un sistema di acque sotterranee su tutto il pianeta su Marte.”

Salese e colleghi hanno esplorato 24 crateri chiusi e profondi nell’emisfero settentrionale di Marte, con pavimenti a circa 4000 m sotto il “livello del mare” marziano (un livello che, data la mancanza di mari del pianeta, è arbitrariamente definito su Marte in base all’altitudine e all’atmosfera pressione).

Hanno trovato caratteristiche sui pavimenti di questi crateri che potrebbero essersi formati solo in presenza di acqua. Molti crateri contengono molteplici funzionalità, tutte a una profondità compresa tra 4000 e 4500 m, il che indica che una volta contenevano vasche e flussi d’acqua che cambiano e si ritirano nel tempo.

Evoluzione nel tempo dei bacini pieni d'acqua
Evoluzione nel tempo dei bacini pieni d’acqua

Le caratteristiche includono canali incisi nelle pareti del cratere, vallate scavate dalle acque sotterranee che frusciano, oscuri delta curvi che si pensavano si fossero formati mentre i livelli dell’acqua salivano e scendevano, terrazze increspate all’interno delle pareti del cratere formate da acque stagnanti e depositi di sedimenti a forma di ventaglio associati allo scorrimento acqua.

Il livello dell’acqua si allinea alle coste proposte di un putativo oceano marziano che si ritiene esistesse su Marte tra tre e quattro miliardi di anni fa.

“Pensiamo che questo oceano potrebbe essere collegato a un sistema di laghi sotterranei che si estendono su tutto il pianeta”, aggiunge il co-autore Gian Gabriele Ori, direttore della Scuola internazionale di ricerche planetarie dell’Università D’Annunzio, in Italia.

“Questi laghi sarebbero esistiti circa 3,5 miliardi di anni fa, quindi potrebbero essere stati contemporanei di un oceano marziano.”

Mars Express
Mars Express

La storia dell’acqua su Marte è complessa ed è intrinsecamente legata alla comprensione se la vita sia mai sorta o meno lì – e, in tal caso, dove, quando e come ha fatto.

Il team ha anche individuato segni di minerali in cinque dei crateri che sono collegati all’emergere della vita sulla Terra: varie argille, carbonati e silicati. La scoperta aggiunge peso all’idea che questi bacini su Marte potrebbero aver avuto gli ingredienti per ospitare la vita. Inoltre, furono gli unici bacini abbastanza profondi da intersecarsi con la parte satura d’acqua della crosta di Marte per lunghi periodi di tempo, con prove forse ancora oggi sepolte nei sedimenti.

L’esplorazione di siti come questi può quindi rivelare le condizioni adatte alla vita passata, e sono quindi estremamente rilevanti per le missioni astrobiologiche come ExoMars – uno sforzo congiunto di ESA e Roscosmos. Mentre ExoMars Trace Gas Orbiter sta già studiando Marte dall’alto, la prossima missione verrà lanciata l’anno prossimo. Comprende un rover – di recente intitolato a Rosalind Franklin – e una piattaforma scientifica di superficie, che prenderà di mira ed esplorerà siti marziani ritenuti fondamentali nella caccia ai segni della vita su Marte.

“Risultati come questo sono estremamente importanti; ci aiutano a identificare le regioni di Marte che sono le più promettenti per trovare segni di vita passata ”, afferma Dmitri Titov, scienziato del progetto Mars Express dell’ESA.

“È particolarmente eccitante che una missione così fruttuosa sul Pianeta Rosso, Mars Express, sia ora fondamentale per aiutare le missioni future come ExoMars ad esplorare il pianeta in modo diverso. È un ottimo esempio di missioni che lavorano insieme con grande successo. ”

Mars Express rileva l’acqua liquida nascosta sotto il polo sud del pianeta

La prova del passato acquoso del Pianeta Rosso è prevalente su tutta la sua superficie sotto forma di vaste reti di valle del fiume prosciugate e canali di deflusso giganteschi chiaramente rappresentati dall’astronave in orbita. Gli orbitanti, insieme ai lander e ai rover che esploravano la superficie marziana, scoprirono anche minerali che possono formarsi solo in presenza di acqua liquida.

Mars Express con i suoi due bracci radar lunghi 20 m
Mars Express con i suoi due bracci radar lunghi 20 m

Ma il clima è cambiato in modo significativo nel corso della storia di 4,6 miliardi di anni del pianeta e oggi non può esistere acqua liquida in superficie, quindi gli scienziati stanno guardando sottoterra. I primi risultati del veicolo spaziale Mars Express di 15 anni hanno già scoperto che il ghiaccio d’acqua esiste ai poli del pianeta ed è anche sepolto in strati intervallati da polvere.

La presenza di acqua liquida alla base delle calotte polari è stata a lungo sospettata; dopo tutto, dagli studi sulla Terra, è noto che il punto di fusione dell’acqua diminuisce sotto la pressione di un ghiacciaio sovrastante. Inoltre, la presenza di sali su Marte potrebbe ridurre ulteriormente il punto di fusione dell’acqua e mantenere l’acqua liquida anche a temperature sotto lo zero.

Ma fino ad ora le prove fornite dal Mars Advanced Radar per Subsurface e Ionosphere Sounding Instrument, MARSIS, il primo ecoscandaglio radar mai orbitante su un altro pianeta, sono rimaste inconcludenti.

È stata necessaria la persistenza degli scienziati che lavorano con questo strumento di sondaggio del sottosuolo per sviluppare nuove tecniche al fine di raccogliere quanti più dati ad alta risoluzione possibile per confermare la loro eccitante conclusione.

Rilevamento di acqua sepolta con radar
Rilevamento di acqua sepolta con radar

Il radar a penetrazione terrestre utilizza il metodo di invio degli impulsi radar verso la superficie e il tempismo del tempo impiegato per il loro riflesso sul veicolo spaziale e con quale forza. Le proprietà del materiale che si trova tra influenzano il segnale restituito, che può essere utilizzato per mappare la topografia del sottosuolo.

L’indagine radar mostra che la regione polare sud di Marte è formata da molti strati di ghiaccio e polvere fino a una profondità di circa 1,5 km nell’area di 200 km analizzata in questo studio. Un riflesso radar particolarmente brillante sotto i depositi stratificati viene identificato in una zona larga 20 km.

Analizzando le proprietà dei segnali radar riflessi e considerando la composizione dei depositi stratificati e il profilo di temperatura previsto sotto la superficie, gli scienziati interpretano la caratteristica luminosa come un’interfaccia tra il ghiaccio e un corpo stabile di acqua liquida, che potrebbe essere caricato con sale , sedimenti saturi. Affinché MARSIS sia in grado di rilevare una tale macchia d’acqua, dovrebbe avere uno spessore di almeno alcune decine di centimetri.

“Questa anomalia del sottosuolo su Marte ha proprietà radar che corrispondono all’acqua o ai sedimenti ricchi di acqua”, afferma Roberto Orosei, principale investigatore dell’esperimento MARSIS e autore principale dell’articolo pubblicato oggi sulla rivista Science .

“Questa è solo una piccola area di studio; è una prospettiva entusiasmante pensare che potrebbero esserci altre sacche d’acqua sotterranee altrove, ancora da scoprire. ”

Immagine ExoMars di depositi stratificati nel polo sud di Marte
Immagine ExoMars di depositi stratificati nel polo sud di Marte

“Abbiamo visto suggerimenti di interessanti funzionalità del sottosuolo per anni, ma non siamo riusciti a riprodurre il risultato dall’orbita all’orbita, perché le frequenze di campionamento e la risoluzione dei nostri dati erano in precedenza troppo basse”, aggiunge Andrea Cicchetti, direttore delle operazioni MARSIS e un co -autore sul nuovo documento.

“Abbiamo dovuto escogitare una nuova modalità operativa per bypassare alcune elaborazioni integrate e attivare una frequenza di campionamento più elevata e quindi migliorare la risoluzione dell’impronta del nostro set di dati: ora vediamo cose che prima semplicemente non erano possibili”.

Il ritrovamento ricorda in qualche modo il lago Vostok, scoperto a circa 4 km sotto il ghiaccio in Antartide sulla Terra. Alcune forme di vita microbica sono note per prosperare negli ambienti subglaciali della Terra, ma potrebbero anche le sacche sotterranee di acqua liquida salata e ricca di sedimenti su Marte fornire un habitat adatto, ora o in passato? Se la vita sia mai esistita su Marte rimane una domanda aperta, ed è una questione che le missioni su Marte, incluso l’attuale orbiter ExoMars europeo-russo e il futuro rover , continueranno a esplorare.

“La lunga durata di Mars Express e lo sforzo estenuante compiuto dal team radar per superare molte sfide analitiche, hanno consentito questo risultato tanto atteso, dimostrando che la missione e il suo carico utile hanno ancora un grande potenziale scientifico”, afferma Dmitri Titov, l’ESA Scienziato del progetto Mars Express.

“Questa scoperta emozionante è un punto culminante per la scienza planetaria e contribuirà alla nostra comprensione dell’evoluzione di Marte, della storia dell’acqua sul nostro pianeta vicino e della sua abitabilità.”

Riferimenti

  1. ESA/Science & Exploration/Space Science/Mars Express

Lascia una recensione

avatar

Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.

  Subscribe  
Notificami