Il mantello di Marte potrebbe essere più complicato di quanto si pensasse in precedenza. In un nuovo studio pubblicato oggi sulla rivista affiliata a Nature Rapporti scientifici , i ricercatori della LSU documentano i cambiamenti geochimici nel tempo nelle colate laviche di Elysium, una grande provincia vulcanica marziana.

Il ricercatore laureato in geologia e geofisica della LSU David Susko ha condotto lo studio con i colleghi della LSU, tra cui il suo consulente Suniti Karunatillake, l'Università di Rahuna nello Sri Lanka, l'Istituto SETI, Istituto di tecnologia della Georgia, NASA Ames, e l'Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie in Francia.

Hanno scoperto che l'insolita chimica dei flussi di lava intorno a Elysium è coerente con i processi magmatici primari, come un mantello eterogeneo sotto la superficie di Marte o il peso della montagna vulcanica sovrastante che causa la fusione di diversi strati del mantello a temperature diverse mentre salgono in superficie nel tempo.

Elysium è un gigantesco complesso vulcanico su Marte, il secondo più grande dietro Olympic Mons. Per scala, sale a due volte l'altezza del monte Everest terrestre, o circa 16 chilometri. geologicamente, però, Elysium è più simile alle montagne del Tibesti della Terra in Ciad, l'Emi Koussi in particolare, dell'Everest. Questo confronto si basa sulle immagini della regione della Mars Orbiter Camera, o MOC, a bordo del Mars Global Surveyor, o MGS, Missione.

Elysium è anche unico tra i vulcani marziani. È isolato nelle pianure settentrionali del pianeta, mentre la maggior parte degli altri complessi vulcanici su Marte si raggruppano negli antichi altopiani meridionali. Elysium ha anche macchie di colate laviche che sono notevolmente giovani per un pianeta spesso considerato geologicamente silenzioso.

"La maggior parte delle caratteristiche vulcaniche che osserviamo su Marte hanno un'età di 3-4 miliardi di anni, " Ha detto Susko. "Ci sono alcune macchie di colate laviche su Elysium che stimiamo avere 3-4 milioni di anni, quindi tre ordini di grandezza più giovane. In tempi geologici, 3 milioni di anni fa è come ieri".

Infatti, I vulcani di Elysium ipoteticamente potrebbero ancora eruttare, Susko ha detto, anche se sono necessarie ulteriori ricerche per confermarlo. "Almeno, non possiamo ancora escludere vulcani attivi su Marte, " Ha detto Susko. "Che è molto eccitante."

Il lavoro di Susko in particolare rivela che la composizione dei vulcani su Marte potrebbe evolversi nel corso della loro storia eruttiva. In una precedente ricerca condotta da Karunatillake, ricercatore presso il Dipartimento di Geologia e Geofisica della LSU, ricercatori del Planetary Science Lab della LSU, o PSL, hanno scoperto che particolari regioni di Elysium e il circostante sottosuolo superficiale di Marte sono geochimicamente anomale, strano anche rispetto ad altre regioni vulcaniche su Marte. Sono impoveriti negli elementi radioattivi torio e potassio. Elysium è una delle uniche due province ignee su Marte in cui i ricercatori hanno trovato finora livelli così bassi di questi elementi.

"Poiché il torio e il potassio sono radioattivi, sono alcune delle firme geochimiche più affidabili che abbiamo su Marte, " Ha detto Susko. "Si comportano come fari che emettono i propri fotoni gamma. Questi elementi spesso si accoppiano anche in ambienti vulcanici sulla Terra".

Nel loro nuovo documento, Susko e colleghi hanno iniziato a ricostruire la storia geologica di Elysium, una vasta regione vulcanica su Marte caratterizzata da una strana chimica. Hanno cercato di scoprire perché alcuni dei flussi di lava di Elysium sono così geochimicamente insoliti, o perché hanno livelli così bassi di torio e potassio. è perché, come altri ricercatori hanno sospettato, i ghiacciai situati in questa regione molto tempo fa hanno alterato la chimica superficiale attraverso processi acquosi? O è perché questi flussi di lava sono sorti da diverse parti del mantello di Marte rispetto ad altre eruzioni vulcaniche su Marte?

Forse il mantello è cambiato nel tempo, il che significa che i flussi di eruzioni vulcaniche più recenti differiscono chimicamente da quelli più antichi. Se è così, Susko potrebbe usare le proprietà geochimiche di Elysium per studiare come si è evoluto il mantello di Marte nel tempo geologico, con importanti spunti per future missioni su Marte. Comprendere la storia evolutiva del mantello di Marte potrebbe aiutare i ricercatori a comprendere meglio quali tipi di preziosi minerali e altri materiali potrebbero essere trovati nella crosta, nonché se i rischi vulcanici potrebbero minacciare inaspettatamente le missioni umane su Marte nel prossimo futuro. Il mantello di Marte probabilmente ha una storia molto diversa da quella del mantello terrestre perché la tettonica a placche sulla Terra è assente su Marte per quanto i ricercatori sanno. Anche la storia della maggior parte dell'interno del pianeta rosso rimane un mistero.

Susko e colleghi della LSU hanno analizzato i dati geochimici e morfologici di superficie di Elysium utilizzando strumenti a bordo del Mars Odyssey Orbiter (2001) e del Mars Reconnaissance Orbiter (2006) della NASA. Hanno dovuto spiegare la polvere che ricopre la superficie di Marte all'indomani di forti tempeste di sabbia, per assicurarsi che la chimica superficiale del sottosuolo riflettesse effettivamente il materiale igneo di Elysium e non la polvere sovrastante.

Attraverso il conteggio dei crateri, i ricercatori hanno trovato differenze di età tra le regioni nord-ovest e sud-est di Elysium, circa 850 milioni di anni di differenza. Hanno anche scoperto che le regioni più giovani del sud-est sono geochimicamente diverse dalle regioni più vecchie, e che queste differenze di fatto si riferiscono a processi ignei, processi non secondari come l'interazione dell'acqua o del ghiaccio con la superficie di Elysium in passato.

"Abbiamo stabilito che mentre in passato potrebbe esserci stata acqua in quest'area, le proprietà geochimiche nel metro superiore in tutta questa provincia vulcanica sono indicative di processi ignei, " Ha detto Susko. "Pensiamo che i livelli di torio e potassio qui si siano esauriti nel tempo a causa di eruzioni vulcaniche nel corso di miliardi di anni. Gli elementi radioattivi sono stati i primi ad andare nelle prime eruzioni. Stiamo assistendo a cambiamenti nella chimica del mantello nel tempo".

"Sistemi vulcanici longevi con composizioni magmatiche mutevoli sono comuni sulla Terra, ma una storia emergente su Marte, " ha detto James Wray, co-autore dello studio e professore associato presso la School of Earth and Atmospheric Sciences presso la Georgia Tech.

Wray ha condotto uno studio del 2013 che ha mostrato prove dell'evoluzione del magma in un diverso vulcano marziano, Syrtis Maggiore, sotto forma di minerali insoliti. Ma tali minerali potrebbero essere originari della superficie di Marte, e sono visibili solo su rari vulcani privi di polvere.

"In Elysium stiamo davvero assistendo al cambiamento della chimica di massa nel tempo, utilizzando una tecnica che potrebbe potenzialmente sbloccare la storia magmatica di molte altre regioni su Marte, " Egli ha detto.

Susko ipotizza che il peso stesso della lava di Elysium scorra, che compongono una provincia vulcanica sei volte più alta e quasi quattro volte più ampia della sorella morfologica terrestre, Emi Kussi, ha causato la fusione di diverse profondità del mantello di Marte a diverse temperature. In diverse regioni di Elysium, le colate laviche potrebbero provenire da diverse parti del mantello. Vedendo differenze chimiche in diverse regioni di Elysium, Susko e colleghi hanno concluso che il mantello di Marte potrebbe essere eterogeneo, con diverse composizioni in diverse aree, o che possa essere stratificato sotto Elysium.

Globale, Le scoperte di Susko indicano che Marte è un corpo geologicamente molto più complesso di quanto si pensasse inizialmente, forse a causa di vari effetti di carico sul mantello causati dal peso di vulcani giganti.

"È più simile alla Terra che alla luna, "Susko ha detto. "La luna è tagliata e secca. Spesso manca dei minerali secondari che si trovano sulla Terra a causa degli agenti atmosferici e delle interazioni igneo-acqua. Per decenni, è anche così che abbiamo immaginato Marte, come una roccia senza vita, pieno di crateri con una serie di lunghi vulcani inattivi. Avevamo una visione molto semplice del pianeta rosso. Ma più guardiamo Marte, meno lunare diventa. Stiamo scoprendo una maggiore varietà nei tipi di roccia e nelle composizioni geochimiche, come si vede attraverso la traversata del Curiosity Rover nel cratere Gale, e un maggiore potenziale per l'utilizzo delle risorse praticabili e la capacità di sostenere una popolazione umana su Marte. È molto più facile sopravvivere su un corpo planetario complesso che porta i prodotti minerali di una geologia complessa che su un corpo più semplice come la luna o gli asteroidi".

Susko ha in programma di continuare a chiarire i processi geologici che causano la strana chimica trovata intorno a Elysium. Nel futuro, studierà queste anomalie chimiche attraverso simulazioni computazionali, per determinare se ricreare le pressioni nel mantello di Marte causate dal peso di vulcani giganti potrebbe influenzare la fusione del mantello per produrre il tipo di chimica osservata all'interno di Elysium.