Marte appare oggi come un mondo freddo, arido e apparentemente poco attivo. Ma scendendo in profondità il Pianeta Rosso potrebbe essere molto meno uniforme di quanto immaginassimo.
Un nuovo studio pubblicato sulla rivista scientifica Nature ha individuato una gigantesca anomalia termica nel mantello di Marte. Secondo i modelli elaborati dai ricercatori, il materiale sotto gli altopiani dell’emisfero meridionale potrebbe essere tra 200 e 400 °C più caldo rispetto al mantello situato sotto le pianure settentrionali.
Non significa che gli scienziati abbiano trovato una zona di Marte con una temperatura di 400 °C. Il numero indica la differenza tra due enormi regioni dell’interno del pianeta.
La parte forse più sorprendente della scoperta è però un’altra: nessuno ha dovuto scavare nel terreno marziano per scoprirlo.
Come possiamo sapere quanto è caldo l’interno di Marte?
Per ricostruire ciò che accade sotto la crosta, gli scienziati hanno utilizzato i dati raccolti da tre missioni:
- Mars Global Surveyor
- Mars Odyssey
- Mars Reconnaissance Orbiter
Le sonde hanno orbitato intorno a Marte per anni e i loro movimenti sono stati monitorati con estrema precisione attraverso segnali radio.
Marte segue un’orbita eccentrica attorno al Sole e possiede un asse di rotazione inclinato. Durante l’anno marziano, quindi, l’intensità delle forze esercitate dal Sole sul pianeta varia leggermente.
Queste variazioni provocano minuscole deformazioni di Marte.
Sono cambiamenti impercettibili per noi, ma abbastanza grandi da produrre piccole variazioni nel campo gravitazionale del pianeta e, di conseguenza, nella traiettoria delle sonde che gli orbitano attorno.
Analizzando quasi due decenni di questi dati, i ricercatori sono riusciti a ricostruire come differenti regioni interne di Marte reagiscono alle sollecitazioni.
La tecnica viene chiamata tomografia mareale.
Il principio ricorda, in parte, una TAC planetaria: invece dei raggi X vengono utilizzate le variazioni gravitazionali prodotte dalla risposta del pianeta alle forze mareali.
Lo studio pubblicato su Nature mostra così che è possibile ottenere informazioni sulla struttura profonda di un pianeta anche senza posizionare strumenti direttamente sulla sua superficie.
Il campo gravitazionale di Marte ha rivelato qualcosa di strano
Se l’interno del pianeta fosse quasi perfettamente uniforme, la risposta gravitazionale alle sollecitazioni dovrebbe seguire determinati valori.
Le misurazioni hanno invece mostrato differenze importanti.
Alcune componenti del campo gravitazionale variabile di Marte differiscono fino a circa il 300% rispetto alle previsioni di un modello internamente simmetrico.
Per spiegare il segnale, i ricercatori hanno ricostruito la rigidità del mantello.
Il risultato indica variazioni superiori al 20% tra differenti regioni.
Ed è qui che compare un particolare interessante: il confine tra le zone con diversa rigidità sembra seguire abbastanza bene una delle caratteristiche più evidenti della superficie marziana.
La divisione tra nord e sud.
Marte è praticamente diviso in due
Gli astronomi conoscono da molto tempo la cosiddetta dicotomia marziana.
L’emisfero settentrionale è dominato da vaste pianure relativamente basse e lisce.
Il sud è invece caratterizzato da terreni più elevati, accidentati, antichi e ricchi di crateri.
Anche la crosta cambia notevolmente.
Secondo i modelli discussi nello studio, tra le due grandi regioni può esserci una differenza media nello spessore della crosta di circa 25 chilometri.
Fino a oggi questa asimmetria era evidente soprattutto osservando la superficie e la struttura della crosta.
La nuova ricerca suggerisce invece che la divisione potrebbe continuare molto più in profondità.
Il mantello del sud potrebbe essere fino a 400 °C più caldo
Il mantello sotto gli altopiani meridionali sembra essere meno rigido rispetto a quello situato sotto le pianure settentrionali.
La rigidità delle rocce cambia in funzione della loro composizione, ma anche della temperatura.
Considerando il modo in cui il mantello reagisce alle sollecitazioni sull’intera durata dell’anno marziano, i modelli permettono di spiegare le differenze osservate attraverso una anomalia termica compresa approssimativamente tra 200 e 400 °C.
In altre parole, una parte enorme del mantello meridionale potrebbe essere centinaia di gradi più calda rispetto a quella settentrionale.
I ricercatori considerano anche una possibile differenza nella composizione, con un arricchimento di ferro che potrebbe arrivare fino a circa il 5% nel mantello meridionale.
Temperatura e composizione potrebbero quindi contribuire insieme all’anomalia rilevata.
Perché il sud di Marte è così caldo?
Non esiste ancora una risposta definitiva.
Una delle possibilità riguarda la convezione del mantello.
Materiale più caldo proveniente dalle profondità potrebbe lentamente risalire sotto l’emisfero meridionale, mantenendo la regione più calda rispetto al nord.
Esiste però anche un’altra spiegazione particolarmente interessante.
La crosta degli altopiani meridionali è molto più spessa e potrebbe aver agito per miliardi di anni come una gigantesca coperta termica.
Il calore proveniente dall’interno avrebbe avuto più difficoltà a disperdersi verso la superficie, permettendo al mantello sottostante di rimanere più caldo.
Le simulazioni citate dai ricercatori mostrano che un simile meccanismo potrebbe effettivamente produrre differenze superiori ai 200 °C.
Potrebbe esserci ancora magma sotto Marte?
Una zona del mantello più calda rende possibile anche un’altra conseguenza: la fusione parziale delle rocce.
Parte del materiale potrebbe raggiungere temperature sufficienti a generare piccole quantità di magma.
Questo, però, non significa che sotto Marte esista un gigantesco oceano di roccia fusa.
Lo studio non dimostra la presenza di grandi camere magmatiche e gli stessi ricercatori sottolineano che il materiale fuso non è indispensabile per spiegare le anomalie gravitazionali osservate.
Il modello suggerisce piuttosto che eventuale magma prodotto nel mantello meridionale potrebbe risalire e poi fermarsi all’interno della spessa crosta prima di raggiungere la superficie.
Questo aiuterebbe anche a spiegare un apparente paradosso.
Le prove più evidenti di attività geologica relativamente recente non si concentrano negli altopiani meridionali più caldi, ma soprattutto in regioni settentrionali come Cerberus Fossae.
La crosta del sud potrebbe semplicemente essere troppo spessa per permettere al magma di arrivare facilmente in superficie.
Marte conserva informazioni vecchie miliardi di anni
La scoperta assume ancora più valore se viene confrontata con quello che abbiamo imparato grazie al lander InSight.
I dati sismici della missione NASA hanno mostrato che il mantello marziano conserva ancora strutture prodotte da giganteschi eventi avvenuti nelle prime fasi della storia del Sistema Solare.
Ne abbiamo parlato nell’approfondimento dedicato alle tracce degli antichi impatti rimaste intrappolate dentro Marte.
La Terra cancella continuamente una parte della propria storia geologica attraverso la tettonica a placche e il riciclo della crosta.
Marte non possiede un sistema analogo.
Il suo interno può quindi funzionare come una sorta di archivio nel quale alcune strutture formatesi miliardi di anni fa sono ancora riconoscibili.
La differenza tra nord e sud potrebbe essere una di queste.
Un impatto gigantesco potrebbe aver cambiato Marte
L’origine della dicotomia marziana è discussa da decenni.
Una delle ipotesi prevede che un gigantesco impatto avvenuto quando Marte era ancora giovane abbia modificato profondamente il pianeta.
Altri modelli attribuiscono invece la differenza tra gli emisferi alla convezione interna e ai movimenti del mantello.
Il nuovo studio non stabilisce definitivamente quale teoria sia corretta.
Fornisce però un’informazione fondamentale: la grande divisione osservabile sulla superficie sembra avere una corrispondenza anche nell’interno del pianeta.
Qualunque processo abbia creato la dicotomia potrebbe quindi aver lasciato tracce sopravvissute fino a oggi.
Cosa c’entra tutto questo con l’acqua e la vita su Marte?
La nuova scoperta non costituisce una prova della presenza di vita su Marte.
Aiuta però a ricostruire l’evoluzione del pianeta in un periodo nel quale le condizioni erano molto diverse da quelle attuali.
Le pianure settentrionali potrebbero aver ospitato enormi quantità di acqua, mentre altre regioni conservano minerali formati in ambienti anticamente umidi.
Comprendere l’evoluzione dell’interno di Marte significa quindi capire anche come siano cambiate nel tempo la superficie, l’attività vulcanica e le condizioni potenzialmente favorevoli alla presenza di acqua liquida.
È lo stesso grande puzzle che proverà ad affrontare da un’altra prospettiva il rover europeo Rosalind Franklin.
Su Tech abbiamo approfondito perché Rosalind Franklin cercherà possibili tracce di vita nelle argille di Marte, perforando il terreno per raggiungere materiali protetti dalle radiazioni superficiali.
Le due ricerche lavorano su scale completamente diverse.
Rosalind Franklin studierà campioni a pochi metri di profondità. La tomografia mareale prova invece a ricostruire ciò che accade centinaia o migliaia di chilometri sotto la superficie.
Marte potrebbe essere meno morto di quanto sembra
Da lontano Marte può sembrare un pianeta geologicamente congelato.
Le nuove misurazioni raccontano una storia più complessa.
Sotto la superficie potrebbe esistere ancora una gigantesca asimmetria termica su scala planetaria, con il mantello meridionale significativamente più caldo rispetto a quello settentrionale.
Non sappiamo ancora se questa differenza produca oggi quantità significative di magma o se sia soprattutto una reliquia dell’antichissima evoluzione del pianeta.
Ma sappiamo qualcosa che fino a pochi anni fa sarebbe stato estremamente difficile misurare: nord e sud di Marte sembrano essere diversi non soltanto per ciò che vediamo sulla superficie.
La divisione potrebbe arrivare molto più in profondità.
E la cosa più affascinante è che per scoprirlo non abbiamo dovuto scavare neppure un centimetro.
