A partire dal 2016, Marte divenne la residenza permanente di non meno di otto missioni robotiche, una combinazione di orbiter, rover e lander. Tra ampi studi sull'atmosfera e sulla superficie marziana, gli scienziati hanno imparato molto sulla storia e l'evoluzione del pianeta. In particolare, hanno scoperto quantità voluminose di prove che una volta Marte aveva acqua corrente sulla sua superficie.
Le prove più recenti di questo effetto presso l'Università del Texas ad Austin, in cui i ricercatori hanno prodotto uno studio in dettaglio su come l'acqua ha depositato i sedimenti nella regione di Aeolis Dorsa di Marte. Secondo le loro ricerche, quest'area contiene vasti depositi sedimentari che fungono da record storico di Marte, catalogando l'influenza esercitata dall'erosione a base d'acqua nel tempo.
Lo studio, intitolato "Stratigrafia fluviale dei riempimenti a valle ad Aeolis Dorsa, Marte: prove per fluttuazioni di livello base controllate da un corpo idrico a valle", è apparso di recente sulla rivista scientifica GeoScienceWorld. 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.
Per anni, Aeolis Dorsa è stata di interesse per gli scienziati in quanto contiene alcuni degli strati sedimentari più densamente compatti su Marte, che sono stati depositati dall'acqua corrente (alias 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 i bassi canali fluviali, per poi essere riesumati per creare valli incise.
Per definizione, le valli incise sono minimi topografici prodotti dall'erosione "fluviale", ovvero relativi a un fiume o una sponda. Sulla Terra, queste valli sono comunemente create dall'innalzamento del livello del mare e quindi riempite di sedimenti a seguito del calo del livello del mare. Con l'innalzarsi del livello del mare, le valli vengono tagliate dal paesaggio mentre le acque si spostano verso l'interno; e quando il livello del mare cala, 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 la documentazione geologica di Marte in tre dimensioni e su distanze significative. Come ha detto Cardenas a Space Magazine via e-mail:
“Le rocce sedimentarie in genere registrano informazioni sugli ambienti in cui sono state depositate. I depositi fluviali (fluviali) registrano specificamente informazioni sul modo in cui i fiumi migrarono lateralmente, sul modo in cui si aggravarono verticalmente e su come queste cose cambiarono nel tempo.
Qui sulla Terra, la statigrafia (cioè l'ordine e la posizione degli strati sedimentari) delle rocce sedimentarie è stata usata dai geologi per generazioni per porre 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 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 imballaggi sedimentari 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 dei flussi d'acqua passati su Marte più di quanto sia accaduto da allora.
Come indicato da Cardenas, lui e il suo team hanno adottato un approccio diverso, secondo il quale 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 fosse particolarmente diversa rispetto a 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 e erosione disuguale, e non si può presumere che la superficie moderna rappresenti affatto la superficie antica. Cerchiamo davvero di dimostrare che ciò che vediamo oggi, le caratteristiche che possiamo misurare oggi, sono depositi sedimentari di fiumi e non fiumi reali. Questo è incredibilmente importante da realizzare quando inizi a fare interpretazioni delle tue osservazioni, ed è spesso un punto mancato. ”
Per motivi di ricerca, Cardenas e il suo team hanno utilizzato coppie stereo di immagini ad alta risoluzione e dati topografici acquisiti dalla Context Camera (CTX) e dall'Highise Imaging Science Experiment (HiRISE) a bordo del Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Questi dati sono stati quindi combinati con il software integrato per imager e spettrometri (ISIS), un pacchetto di elaborazione di immagini digitali utilizzato dall'US Geological Survey (USGS) degli Stati Uniti e dalla Ames Stereo Pipeline della NASA.
Questi hanno trasformato le immagini accoppiate in dati topografici ad alta risoluzione e modelli digitali di elevazione (DEM) che sono stati quindi confrontati con i dati dello strumento Mars Orbiting Laser Altimeter (MOLA) a bordo del Mars Global Surveyor (MSG). Il risultato finale è stato una serie di DEM che erano ordini di grandezza superiori in termini di risoluzione rispetto a qualsiasi cosa precedentemente prodotta.
Per tutto questo, Cardenas e i suoi colleghi sono stati in grado di identificare i modelli di accatastamento nei depositi fluviali, notato cambiamenti negli stili di sedimentazione e 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 specchio d'acqua aumentava e diminuiva di volume abbastanza lentamente che la sedimentazione fluviale ebbe il tempo di regolare gli stili", ha detto Cardenas. “Ciò è più in linea con i cambiamenti climatici più lenti e meno in linea con eventi idrologici catastrofici. Aeolis Dorsa è posizionata lungo le ipotizzate 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.) "
In sostanza, Cardenas e i suoi colleghi hanno concluso che - simile alla Terra - la caduta e l'innalzamento dei livelli d'acqua in un grande corpo idrico hanno costretto la formazione delle paleo-valli nella loro area di studio. E in un modo simile a quello 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 è 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. Queste scoperte saranno senza dubbio oggetto di interesse man mano che ci avviciniamo al montaggio di una missione con equipaggio sulla superficie marziana.
