La forma della calotta di ghiaccio del Texas alta due miglia sul polo nord di Marte ha perplesso gli scienziati per quarant'anni, ma i nuovi risultati che saranno pubblicati in un paio di articoli sulla rivista Nature il 27 maggio hanno messo la controversia a riposo.
Le calotte polari di Marte sono note fin dalle prime vedute telescopiche del pianeta, ma le prime immagini di veicoli spaziali hanno rivelato che la calotta polare nord è segnata da depressioni enigmatiche che si estendono dal suo centro, nonché da un abisso più grande del Grand Canyon. L'origine di queste caratteristiche è stata discussa da quando sono state scoperte per la prima volta nel 1972.
Un'ipotesi per spiegare il gigantesco canyon, chiamato Chasma Boreale, è che il calore vulcanico ha sciolto il ghiaccio e causato una catastrofica alluvione che ha formato l'abisso. Altri scienziati hanno suggerito che il vento che soffia in discesa dalla cima del cappello scolpisce Chasma Boreale dal ghiaccio.
Sono state suggerite spiegazioni multiple anche per i trogoli a spirale. Uno spiega i trogoli come fratture causate dal flusso di ghiaccio dal palo. Un altro usa un modello per suggerire che le vasche sono il risultato naturale del riscaldamento solare e della conduzione del calore laterale nel ghiaccio.
I due nuovi articoli, guidati da Jack Holt e Isaac Smith dell'Università del Texas presso l'Istituto di geofisica di Austin, hanno utilizzato i dati del Radar sottosuolo superficiale (SHARAD) sul Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) per studiare la struttura interna della calotta di ghiaccio e scopri l'origine dei trogoli e del baratro.
"SHARAD invia impulsi di onde radio dall'orbita, 700 volte al secondo", ha spiegato Holt. “Parte dell'energia viene riflessa dalla superficie e quindi dalle interfacce sottosuolo se il materiale intermedio consente alle onde radio di penetrare. Il radar a questa lunghezza d'onda (circa 20 metri) penetra molto bene nel ghiaccio ed è stato utilizzato dagli aeroplani sulla Terra per mappare ampie porzioni delle calotte glaciali della Terra ".
“Mettendo insieme tutte le riflessioni si può fare un'immagine di ciò che sta sotto
superficie ", ha aggiunto Smith.
Holt ha spiegato che la capacità di mappare non solo le caratteristiche della superficie ma anche la struttura interna della calotta di ghiaccio "apre la porta per comprendere meglio ciò che vediamo in superficie fornendo un contesto critico nel tempo".
Mappando la struttura tridimensionale della calotta polare nord, Smith e Holt hanno determinato che sia le depressioni sia Chasma Boreale erano formate da venti catabatici che soffiano dalla cima della calotta di ghiaccio.
"Non stiamo dicendo che sono stati scolpiti dal vento, piuttosto che il vento ha avuto un ruolo importante nella loro formazione ed evoluzione." Disse Holt. "Chasma Boreale è una vecchia caratteristica che persisteva perché il nuovo ghiaccio non si accumulava lì, probabilmente a causa dei venti persistenti provenienti dal punto più alto della calotta di ghiaccio."
Holt ha anche scoperto prove per un altro vecchio canyon che è stato completamente riempito nel tempo. "Nessuna prova rimane in superficie per indicare che era lì in precedenza", ha detto Holt. "Possiamo mapparlo nei dati radar, tuttavia."
Anche le depressioni a spirale sono controllate dal vento. "Gli strati radar che vediamo mostrano prove del trasporto del vento perché variano in spessore e altezza [attraverso i canali]", ha spiegato Smith, autore principale del documento del canale. "Il vento si muove attraverso la depressione invece che attraverso di essa [e] sposta il ghiaccio dal lato sopravento (in tal modo si assottigliano, si sovrappongono) al lato sottovento (aggiungendo altro allo strato esistente)."
Questo fa sì che le depressioni a spirale migrino sopravento nel tempo, un fenomeno proposto per la prima volta da Alan Howard, un ricercatore dell'Università della Virginia, nel 1982. "Molte persone hanno proposto altre ipotesi che suggeriscono che si sbagliava", ha detto Smith. “Ma quando si osserva un'ipotetica sezione trasversale dal suo documento, sembra quasi esattamente come quello che vediamo nei dati radar. Siamo rimasti sorpresi da quanto Alan Howard fosse preciso nel prevedere ciò che avremmo fatto
vedere."
Le mangiatoie sono a forma di spirale a causa della rotazione del pianeta. Mentre i venti catabatici soffiano dal centro del cappello verso le latitudini più basse, sono attorcigliati dalla stessa "forza di coriolis" che provoca la spirale degli uragani sulla Terra.
Gli strati che Holt e Smith hanno mappato usando i dati radar suggeriscono anche che i flussi di ghiaccio su Marte sono molto più rari di quanto non siano sulla Terra. La mancanza di flussi significa che il ghiaccio polare su Marte conserva strati più complessi del previsto. "Questa complessità fornisce vincoli molto specifici ai processi climatici responsabili di [gli strati]", ha detto Holt. "Alla fine saremo in grado di ricostruire i venti e i modelli di accumulo attraverso il cappuccio polare e nel tempo."
Holt prevede di utilizzare gli antichi paesaggi polari dedotti dai dati SHARAD insieme a simulazioni del clima marziano per modellare la formazione del cappuccio polare. "Se riusciamo a ricreare le principali caratteristiche come Chasma Boreale [nei modelli], allora avremo imparato molto sul clima su Marte durante quel periodo."
Smith e Holt hanno anche in programma di studiare l'effetto dell'inclinazione di Marte sulla formazione della calotta di ghiaccio. "Poiché l'orbita e l'inclinazione di Marte cambiano molto rispetto al sole, sarebbe bello vedere come ciò abbia influito sulla deposizione di ghiaccio sulla calotta. Ciò richiede molta più mappatura e abbiamo già iniziato questo processo ", ha affermato Smith.
"C'è ancora molta ricerca da fare su Marte", ha detto Smith. "Il pianeta ha molti misteri, alcuni dei quali non abbiamo ancora trovato."
