Oggi si comprende che Marte è un pianeta freddo, secco e geologicamente morto. Tuttavia, miliardi di anni fa, quando era ancora giovane, il pianeta vantava un'atmosfera più densa e aveva acqua liquida sulla sua superficie. Milioni di anni fa, ha anche sperimentato una notevole quantità di attività vulcanica, che ha portato alla formazione delle sue enormi caratteristiche - come Olympus Mons, il più grande vulcano del Sistema Solare.
Fino a poco tempo fa, gli scienziati hanno capito che l'attività vulcanica marziana è stata guidata da fonti diverse dal movimento tettonico, di cui il pianeta è stato privo per miliardi di anni. Tuttavia, dopo aver condotto uno studio su campioni di rocce marziane, un team di ricercatori del Regno Unito e degli Stati Uniti ha concluso che eoni fa, Marte era più vulcanicamente attivo di quanto si pensasse in precedenza.
Il loro studio, intitolato "Taking the Pulse of Mars via Dating of a Plume-fed Volcano", è recentemente apparso sulla rivista scientifica Nature Communications. Guidato da Benjamin Cohen, ricercatore presso il Centro di ricerca ambientale delle università scozzesi (SUERC) e la School of Geographical and Earth Sciences dell'Università di Glasgow, il team ha condotto un'analisi del passato vulcanico di Marte utilizzando campioni di meteoriti marziani.
Sulla Terra, la maggior parte del vulcanismo si verifica a causa della tettonica a zolle, che è guidata dalla convezione nel mantello terrestre. Ma su Marte, la maggior parte dell'attività vulcanica è il risultato di pennacchi di mantello, che sono rilasci altamente localizzati di magma che sorgono dal profondo all'interno del mantello. Ciò è dovuto al fatto che la superficie di Marte è rimasta statica e fredda negli ultimi miliardi di anni.
Per questo motivo, i vulcani marziani (sebbene simili nella morfologia per proteggere i vulcani sulla Terra), crescono a dimensioni molto più grandi di quelli sulla Terra. Olympus Mons, ad esempio, non è solo il più grande vulcano a scudo su Marte, ma il più grande del Sistema Solare. Considerando che la montagna più alta della Terra - Mt. Everest - è alto 8.848 m (29.029 piedi), l'Olympus Mons è alto circa 22 km (13,6 mi o 72.000 piedi).
Per motivi di studio, il Dr. Cohen e i suoi colleghi hanno usato tecniche di datazione radioscopica, che sono comunemente usate per determinare l'età e il tasso di eruzione dei vulcani sulla Terra. Tuttavia, tali tecniche non sono state precedentemente utilizzate per i vulcani a scudo su Marte. Di conseguenza, lo studio del team sui campioni di meteorite marziano è stata la prima analisi dettagliata dei tassi di crescita nei vulcani marziani.
I sei campioni che hanno esaminato sono noti come nakhlite, una classe di meteorite marziano che si è formata dal magma basaltico circa 1,3 miliardi di anni fa. Questi sono arrivati sulla Terra circa 11 milioni di anni fa dopo essere stati fatti esplodere dalla faccia di Marte da un evento di impatto. Effettuando un'analisi dei meteoriti marziani, il team è stato in grado di scoprire circa 90 milioni di anni di nuove informazioni sul passato vulcanico di Marte.
Come ha spiegato il dottor Cohen in un comunicato stampa dell'Università di Glasgow:
"Sappiamo da studi precedenti che i meteoriti nakhlite sono rocce vulcaniche e lo sviluppo di tecniche di datazione degli anni negli ultimi anni ha reso i nakhliti candidati perfetti per aiutarci a conoscere meglio i vulcani su Marte."
Il primo passo è stato dimostrare che i campioni di roccia erano effettivamente di origine marziana, il che ha confermato il team misurando la loro esposizione alle radiazioni cosmogeniche. Da questo, hanno determinato che le rocce sono state espulse dalla superficie marziana 11 milioni di anni fa, molto probabilmente a causa di un evento di impatto sulla superficie marziana. Hanno quindi applicato una tecnica radioscopica di alta precisione nota come 40Ar /39Incontri Ar.
Ciò consisteva nell'utilizzare uno spettromomero di massa di gas nobile per misurare la quantità di argon accumulata nei campioni, che è il risultato del decadimento radioattivo naturale del potassio. Da ciò, sono stati in grado di ottenere 90 milioni di anni di nuove informazioni sulla superficie marziana. I risultati della loro analisi hanno indicato che ci sono differenze significative nella storia vulcanica tra la Terra e Marte. Come ha spiegato il dottor Cohen:
"Abbiamo scoperto che i nakhlite si sono formati da almeno quattro eruzioni nel corso di 90 milioni di anni. Questo è un tempo molto lungo per un vulcano e molto più lungo della durata dei vulcani terrestri, che sono in genere attivi solo per alcuni milioni di anni. E questo sta solo graffiando la superficie del vulcano, poiché solo una piccolissima quantità di roccia sarebbe stata espulsa dal cratere da impatto, quindi il vulcano deve essere stato attivo per molto più tempo. "
Inoltre, il team è stato anche in grado di restringere i vulcani da cui provengono i loro campioni di roccia. Precedenti studi condotti dalla NASA hanno rivelato diversi candidati per il possibile cratere di origine nakhlite. Tuttavia, solo una delle posizioni ha eguagliato i loro risultati in termini di età delle eruzioni vulcaniche e dell'impatto che avrebbe espulso i campioni nello spazio.
Questo particolare cratere (che attualmente è senza nome) si trova nelle pianure vulcaniche conosciute come Elysium Planitia, a circa 900 km (560 mi) di distanza dalla cima del vulcano Elysium Mons - che è alto 12,6 km (7,8 mi). Si trova inoltre a circa 2000 km (1243 mi) a nord di dove si trova attualmente il rover Curiosity della NASA. Come ha spiegato Cohen, la NASA ha alcune immagini satellitari meravigliosamente dettagliate di questo particolare cratere.
"Ha una larghezza di 6,5 km e ha conservato ejecta raggi di detriti", ha detto. “E siamo stati in grado di vedere più bande orizzontali sulle pareti del cratere - che indicano che le rocce formano strati, con ogni strato interpretato come un flusso di lava separato. Questo studio è stato in grado di fornire un quadro più chiaro della storia dei meteoriti nakhlite e, a sua volta, dei più grandi vulcani del sistema solare. "
In futuro, il ritorno del campione e le missioni con equipaggio su Marte renderanno sicuramente più chiaro questo quadro. Dato che Marte, come la Terra, è un pianeta terrestre, sapendo tutto ciò che possiamo sulla sua storia geologica, alla fine miglioreremo la nostra comprensione di come si sono formati i pianeti rocciosi del Sistema Solare. In breve, più sappiamo della storia vulcanica di Marte, più saremo in grado di conoscere la formazione e l'evoluzione del Sistema Solare.
