A partire dal 2016, Marte è diventata la residenza permanente di non meno di otto missioni robotiche, una combinazione di orbiter, rover e lander. Tra studi approfonditi dell'atmosfera e della superficie marziana, gli scienziati hanno imparato molto sulla storia e l'evoluzione del pianeta. In particolare, hanno scoperto quantità voluminose di prove che un tempo Marte aveva acqua corrente sulla sua superficie.
Le prove più recenti in questo senso dall'Università del Texas ad Austin, dove i ricercatori hanno prodotto uno studio dettagliando come l'acqua ha depositato i sedimenti nella regione dell'Aeolis Dorsa di Marte. Secondo le loro ricerche, quest'area contiene estesi depositi sedimentari che fungono da documentazione storica di Marte, catalogando l'influenza esercitata dall'erosione dell'acqua nel tempo.
Lo studio, intitolato “ Stratigrafia fluviale dei riempimenti vallivi ad Aeolis Dorsa, Marte: prove di fluttuazioni di livello base controllate da un corpo idrico a valle “, recentemente apparso sulla rivista scientificaGeoScienceWorld. Guidato da Benjamin D. Cardenas, un geologo della Jackson School of Geosciences dell'Università del Texas ad Austin, il team ha esaminato i dati satellitari della regione di Aeolis Dorsa per studiare la struttura dei depositi sedimentari.
MOLA Mappa topografica del Quadrangolo Aeolis (MC-23) sul pianeta Marte. Credito: USGS
Per anni, Aeolis Dorsa è stato di interesse per gli scienziati poiché contiene alcuni degli strati sedimentari più densi su Marte, che sono stati depositati dall'acqua corrente (noti anche come depositi fluviali). Questi depositi sono visibili dall'orbita a causa del modo in cui hanno subito un processo noto come 'inversione topografica' - che consiste in depositi che riempiono canali fluviali bassi, quindi esumati per creare valli incise.
Per definizione, le valli incise sono basse topografiche prodotte dall'erosione 'fiviale' - vale a dire relative a un fiume o a un argine. Sulla Terra, queste valli sono comunemente create dall'innalzamento del livello del mare e quindi riempite di sedimenti a causa della caduta del livello del mare. Con l'innalzamento del livello del mare, le valli vengono tagliate dal paesaggio mentre le acque si spostano verso l'interno; e quando il livello del mare scende, le acque in ritirata depositano sedimenti al loro interno.
Secondo lo studio, questo processo ha creato un'opportunità per i geofisici e gli scienziati planetari di osservare il record geologico di Marte in tre dimensioni e su distanze significative. Come ha detto Cardenas a Universe Today via e-mail:
“Le rocce sedimentarie in genere registrano informazioni sugli ambienti sotto i quali sono state depositate. I depositi fluviali (fiume) registrano specificamente informazioni sul modo in cui i fiumi sono migrati lateralmente, il modo in cui si sono aggregati verticalmente e come queste cose sono cambiate nel tempo”.
La freccia bianca tratteggiata indica gli strati curvi che registrano la crescita della barra dei punti e la migrazione fluviale, mentre la freccia nera mostra i depositi fluviali topograficamente invertiti che affiorano come creste (ad esempio, freccia nera). Credito: hou.usra.edu
Qui sulla Terra, la statigrafia (ovvero l'ordine e la posizione degli strati sedimentari) delle rocce sedimentarie è stata utilizzata dai geologi per generazioni per imporre vincoli su come erano le condizioni sul nostro pianeta miliardi di anni fa. È stato solo nella storia recente che lo studio degli strati sedimentari è stato utilizzato per porre dei vincoli su come erano le condizioni ambientali su altri corpi planetari (come Marte) miliardi di anni fa.
Tuttavia, la maggior parte di questi studi ha prodotto dati che non sono stati in grado di risolvere l'imballaggio sedimentario su scala inferiore al metro. Invece, le immagini satellitari sono state utilizzate per definire relazioni stratigrafiche su larga scala, come i modelli di deposizione lungo i canali d'acqua passati. In altre parole, gli studi si sono concentrati sulla catalogazione dell'esistenza di flussi d'acqua passati su Marte più di quanto accaduto da allora.
Come indicato da Cardenas, lui e il suo team hanno adottato un approccio diverso, considerando che Marte ha subito cambiamenti negli ultimi 3,5 miliardi di anni. Come ha spiegato:
“In generale, si è ipotizzato che gran parte della superficie marziana non sia particolarmente diversa da quella che era 3,5 miliardi di anni fa. Facciamo uno sforzo per dimostrare che la superficie moderna nella nostra area di studio, Aeolis Dorsa, è il risultato di sepoltura, esumazione ed erosione ineguale, e non si può presumere che la superficie moderna rappresenti affatto la superficie antica. Cerchiamo davvero di mostrare che ciò che vediamo oggi, le caratteristiche che possiamo misurare oggi, sono depositi sedimentari di fiumi e non veri e propri fiumi. Questo è incredibilmente importante da realizzare quando inizi a dare interpretazioni delle tue osservazioni, ed è spesso un punto mancato'.
Vista prospettica di Reull Vallis basata su immagini scattate dal Mars Express dell'ESA. Si ritiene che Reull Vallis, una struttura simile a un fiume, si sia formata quando l'acqua corrente scorreva nel lontano passato marziano. Credito e copyright: ESA/DLR/FU Berlino (G. Neukum)
Per il bene della loro ricerca, Cardenas e il suo team hanno utilizzato coppie stereo di immagini ad alta risoluzione e dati topografici presi dal Fotocamera contestuale (CTX) e il Esperimento scientifico di imaging ad alta risoluzione (HiRISE) a bordo del Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Questi dati sono stati poi combinati con il Software integrato per imager e spettrometri (ISIS) – un pacchetto di elaborazione delle immagini digitali utilizzato dall'U.S. Geological Survey (USGS) – e dalla Ames Stereo Pipeline della NASA.
Questi hanno elaborato le immagini accoppiate in dati topografici ad alta risoluzione e modelli digitali di elevazione (DEM) che sono stati poi confrontati con i dati del Altimetro laser orbitante su Marte (MOLA) strumento a bordo del Marte Global Surveyor (MSG). Il risultato finale è stata una serie di DEM che erano ordini di grandezza superiori in termini di risoluzione rispetto a qualsiasi cosa prodotta in precedenza.
Per tutto questo, Cardenas e i suoi colleghi sono stati in grado di identificare i modelli di accatastamento nei depositi fluviali, hanno notato cambiamenti negli stili di sedimentazione e hanno suggerito meccanismi per la loro creazione. Inoltre, il team ha introdotto un nuovo metodo per misurare la direzione del flusso dei fiumi che hanno lasciato questi depositi, che ha permesso loro di vedere come il paesaggio è cambiato negli ultimi miliardi di anni.
'Lo studio mostra che c'era un grande specchio d'acqua su Marte ~ 3,5 miliardi di anni fa e che questo corpo d'acqua è aumentato e diminuito di volume abbastanza lentamente che la sedimentazione del fiume ha avuto il tempo di adeguare gli stili', ha detto Cardenas. “Questo è più in linea con i cambiamenti climatici più lenti e meno in linea con eventi idrologici catastrofici. Aeolis Dorsa è posizionata lungo le presunte coste di un antico oceano settentrionale su Marte. È interessante trovare depositi fluviali costieri ad Aeolis Dorsa, ma non ci aiuta a limitare le dimensioni del corpo idrico (lago, oceano, ecc.)”
Nanedi Valles, una valle di circa 800 chilometri che si ritiene sia stata causata dal deflusso delle acque sotterranee. Copyright ESA/DLR/FU Berlino (G. Neukum)
In sostanza, Cardenas e i suoi colleghi hanno concluso che, in modo simile alla Terra, la caduta e l'innalzamento dei livelli dell'acqua in un grande corpo idrico hanno forzato la formazione delle paleo-valli nella loro area di studio. E in un modo simile a ciò che sta accadendo oggi sulla Terra, i fiumi che si sono formati nelle regioni costiere sono stati fortemente influenzati dai cambiamenti nei livelli dell'acqua di un grande corpo idrico a valle.
Per qualche tempo, è stata una conclusione scontata che la superficie di Marte sia morta, le sue caratteristiche congelate nel tempo. Ma come ha dimostrato questo studio, il paesaggio ha subito cambiamenti significativi da quando ha perso la sua atmosfera e le acque superficiali. Questi risultati saranno senza dubbio oggetto di interesse man mano che ci avviciniamo all'organizzazione di una missione con equipaggio sulla superficie marziana.
Ulteriori letture: GSA , GeoScienceWorld
