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Marte è stato colpito da molti protopianeti all'inizio della sua storia, impiegando più tempo a formarsi di quanto si pensasse in precedenza.

Ci sono circa 61.000 meteoriti sulla Terra, o almeno così tanti sono stati trovati. Di questi, circa 200 sono molto speciali: provenivano da Marte. E quei 200 meteoriti sono stati importanti indizi su come Marte si è formato all'inizio del Sistema Solare.

Sappiamo che Marte era un posto molto diverso in passato. Le superfici più antiche di Marte mostrano segni di acqua, attività vulcanica e impatto di planetesimi, che sono definiti come proto-pianeti fino a circa 1930 km (1200 miglia) di diametro. Ma molti degli indizi sulla formazione di Marte vengono cancellati dal passaggio di miliardi di anni, ad eccezione dei meteoriti.

Alcuni impatti su Marte sono stati abbastanza potenti da espellere meteore nello spazio, e alcune di quelle meteore hanno colpito la Terra come meteoriti. Quei meteoriti contengono grandi variazioni di elementi come il tungsteno e il platino. Il tungsteno e il platino hanno un'affinità con il ferro e durante i primi giorni di fusione di Marte, il tungsteno e il platino sarebbero sprofondati nel nucleo del pianeta insieme al ferro.

Il primo Marte era un posto molto diverso, con una forte attività vulcanica, oceani e un'atmosfera. Ma c'è molto che non sappiamo sulla sua storia e sulla sua formazione. Questa immagine mostra come il primo oceano noto come Arabia (a sinistra, blu) avrebbe avuto questo aspetto quando si è formato 4 miliardi di anni fa su Marte, mentre l'oceano Deuteronilus, di circa 3,6 miliardi di anni, aveva una costa più piccola. Credito: Robert Citron/UC Berkeley



Quindi i meteoriti marziani che abbiamo trovato sulla Terra sono un campione della crosta marziana al momento dell'impatto iniziale. Poiché il tungsteno e il platino non erano presenti nella crosta al momento dell'impatto, essendo sprofondati nel nucleo, dovevano provenire da qualche altra parte. Un nuovo studio afferma che il tungsteno e il platino nei meteoriti provenivano dalla crosta dei planetesimi che hanno colpito Marte e non dalla crosta originale di Marte. Invece, Marte ha impiegato più tempo del previsto per formarsi e durante quel periodo i planetesimi si sono schiantati su Marte, creando quella crosta che è stata campionata dai meteoriti.

Lo studio è intitolato 'Un mantello marziano composizionalmente eterogeneo dovuto all'accrescimento tardivo'. L'autore principale è Simone Marchi del Southwest Research Institute (SwRI). Il documento è pubblicato sulla rivista Science Advances.



Se i planetesimi hanno depositato il loro tungsteno e platino sulla superficie marziana, significa che questi planetesimi hanno colpito Marte più avanti nella loro storia, dopo che il pianeta si era raffreddato e il nucleo primario si era già formato. Per estensione, ciò significa che Marte ha impiegato più tempo per formarsi di quanto si pensasse inizialmente. I rapporti isotopici nelle meteore dovute al decadimento radioattivo nella crosta rafforzano l'idea che la formazione di Marte abbia richiesto più tempo.

In precedenza, le prove sembravano che Marte si fosse formato in circa 2-4 milioni di anni. Ma quella conclusione si basava pesantemente sui meteoriti marziani e sul loro rapporto di isotopi di tungsteno. Questo nuovo studio suggerisce che il numero limitato di quei meteoriti disponibili per lo studio ha distorto il risultato.

Questo meteorite marziano è soprannominato Black Beauty ed è stato trovato nell

Questo meteorite marziano è soprannominato 'Black Beauty' ed è stato trovato nell'Africa nordoccidentale. Credito immagine: dalla NASA - http://www.nasa.gov/images/content/716969main_black_beauty_full.jpg, dominio pubblico, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=23571238

“Sapevamo che Marte riceveva elementi come platino e oro dalle prime, grandi collisioni. Per indagare su questo processo, abbiamo eseguito simulazioni di impatto idrodinamico con particelle levigate', ha affermato il dott. Simone Marchi di SwRI, autore principale di un documento Science Advances che delinea questi risultati. “Sulla base del nostro modello, le prime collisioni producono un mantello marziano eterogeneo, simile a una torta di marmo. Questi risultati suggeriscono che la visione prevalente della formazione di Marte potrebbe essere distorta dal numero limitato di meteoriti disponibili per lo studio».



I rapporti isotopici di tungsteno nei meteoriti hanno portato alla conclusione che Marte si sia formato in circa 2-4 milioni di anni. Ma le collisioni con i planetesimi con le loro stesse croste potrebbero aver alterato l'equilibrio del rapporto di tungsteno nella crosta di Marte, e ciò suggerirebbe che ci sono voluti fino a 20 milioni di anni prima che Marte si formasse. Ed è quello che mostra il modello della squadra.

'Le collisioni di proiettili abbastanza grandi da avere i propri nuclei e mantelli potrebbero risultare in una miscela eterogenea di quei materiali nel primo mantello marziano', ha affermato il co-autore Dr. Robin Canup, vicepresidente assistente della divisione di scienze spaziali e ingegneria di SwRI. 'Questo può portare a diverse interpretazioni sui tempi della formazione di Marte rispetto a quelle che presumono che tutti i proiettili siano piccoli e omogenei'.

Il team ha eseguito simulazioni ad alta risoluzione con particelle levigate di un grande proiettile differenziato che ha colpito Marte iniziale dopo la formazione del suo nucleo e del suo mantello. Le particelle del nucleo e del mantello del proiettile sono indicate rispettivamente da sfere marroni e verdi, che mostrano le concentrazioni locali dei materiali del proiettile assimilati nel mantello marziano. Credito immagine: Southwest Research Institute.

Uno dei problemi con i meteoriti marziani è che non sappiamo esattamente da dove abbiano avuto origine su Marte, e non sappiamo se sono un campione rappresentativo dell'intera crosta, o se provengono solo da pochi posizioni. Con solo circa 200, è improbabile che siano un campione diversificato. In effetti, è più probabile che tutti i meteoriti marziani provengano da relativamente pochi impatti.

Questo nuovo studio mostra che diverse posizioni sulla crosta marziana potrebbero aver ricevuto diverse concentrazioni di materiali da diversi grandi proiettili. Ciò comporta diverse concentrazioni di elementi amanti del ferro.

La difficoltà nella comprensione di Marte si riduce alla mancanza di campioni. I meteoriti marziani, sebbene interessanti e scientificamente interessanti, non sono un campione rappresentativo. Si spera che le future missioni su Marte restituiscano più campioni per lo studio. Con quelli in mano, gli scienziati saranno in grado di avere un'idea migliore di quanto siano variabili le rocce amanti del ferro nella crosta marziana ai giorni nostri.

Questo a sua volta ci aiuterà a comprendere la storia della formazione del pianeta.

'Per comprendere appieno Marte, dobbiamo comprendere il ruolo svolto dalle collisioni più antiche e più energiche nella sua evoluzione e composizione', ha concluso Marchi.

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