Una nuova ricerca ha rivelato che un gigantesco impatto su Marte più di quattro miliardi di anni fa spiegherebbe l'insolita quantità di elementi "amanti del ferro" nel Pianeta Rosso.

I pianeti si formano quando piccoli granelli di polvere si uniscono e si agglomerano con altri granelli, portando a corpi più grandi chiamati "planetesimi". Questi planetesimi continuano a scontrarsi tra loro e vengono espulsi dal sistema solare, divorato dal sole, o formare un pianeta. Questa non è la fine della storia, poiché i pianeti continuano ad accumulare materiale anche dopo che si sono formati. Questo processo è noto come accrescimento tardivo, e si verifica quando i frammenti rimanenti della formazione dei pianeti piovono sui giovani pianeti.

Lo scienziato planetario Ramon Brasser del Tokyo Institute of Technology e il geologo Stephen Mojzsis dell'Università del Colorado, Boulder ha dato un'occhiata più da vicino a un colossale impatto durante l'accrescimento tardivo di Marte che potrebbe spiegare l'insolita quantità di rari elementi metallici nel mantello di Marte, che è lo strato sotto la crosta del pianeta. Il loro articolo pubblicato di recente, "Un impatto colossale ha arricchito il mantello di Marte di metalli nobili, " apparso sul giornale Lettere di ricerca geofisica .

Quando i proto-pianeti accumulano abbastanza materiale, metalli come ferro e nichel iniziano a separarsi e affondano per formare il nucleo. Questo spiega perché il nucleo terrestre è composto principalmente da ferro, e si prevede che anche nel nucleo dovrebbero esistere elementi che si legano prontamente con il ferro. Esempi di tali elementi "amanti del ferro", conosciuti come siderofili, sono oro, platino e iridio, per dirne alcuni. Proprio come Marte, però, ci sono più siderofili nel mantello terrestre di quanto ci si aspetterebbe dal processo di formazione del nucleo.

"Gli esperimenti ad alta pressione indicano che questi metalli non dovrebbero essere nel mantello. Questi metalli non amano essere disciolti nel silicato e preferiscono invece affondare attraverso il mantello nel nucleo della Terra, " Brasser dice a Astrobiology Magazine. "Il fatto che li abbiamo significa che devono essere arrivati ​​dopo che il nucleo e il mantello si sono separati, quando è diventato molto più difficile per questi metalli raggiungere il nucleo."

Un documento del 2016 di Brasser e colleghi ha dimostrato in modo conclusivo che un impatto gigante è la migliore spiegazione per l'elevata abbondanza di elementi siderofili della Terra.

La quantità di siderofili accumulati durante l'accrescimento tardivo dovrebbe essere proporzionale alla "sezione d'urto gravitazionale" del pianeta. Questa sezione trasversale è effettivamente il reticolo che un impattatore "vede" mentre si avvicina a un pianeta bersaglio. La sezione d'urto gravitazionale si estende oltre il pianeta stesso, poiché la gravità del mondo dirigerà un oggetto verso di esso anche quando l'oggetto non era in rotta di collisione diretta. Questo processo è chiamato focalizzazione gravitazionale.

Il documento precedente ha mostrato che la Terra ha più siderofili nel mantello di quanto dovrebbe, anche secondo la teoria della sezione d'urto gravitazionale. Gli scienziati lo hanno spiegato mostrando che un impatto di un corpo di dimensioni lunari sulla Terra (oltre all'evento che ha formato la luna) avrebbe arricchito il mantello con abbastanza siderofili per spiegare il valore attuale.

Un primo impatto gigante

L'analisi dei meteoriti marziani mostra che Marte ha accumulato un altro 0,8 percento in massa (percento in peso, o percentuale in peso) di materiale tramite accrescimento tardivo. Nel nuovo giornale, Brasser e Mojzsis mostrano che per Marte aver modificato la sua massa di circa lo 0,8% in peso in un singolo evento di impatto ha richiesto un corpo di almeno 1, 200 chilometri di diametro.

Sostengono inoltre che un tale impatto dovrebbe essersi verificato tra 4,5 e 4,4 miliardi di anni fa. Gli studi sui cristalli di zircone negli antichi meteoriti marziani possono essere utilizzati per datare la formazione della crosta marziana a prima di 4,4 miliardi di anni fa. Come tale, un impatto gigantesco avrebbe dovuto causare un diffuso scioglimento della crosta e un tale evento catastrofico deve essersi verificato prima dell'evidenza della crosta più antica. Se l'impatto è avvenuto già nella storia del pianeta, 4,5 miliardi di anni fa, quindi i siderofili avrebbero dovuto essere rimossi durante la formazione del nucleo. Questa cronologia fornisce vincoli fermi sui fermalibri su quando si è verificato l'impatto.

Comprendere l'accrescimento tardivo non è importante solo per spiegare l'abbondanza siderofila, ma anche per porre un limite superiore all'età della biosfera terrestre.

"Durante ogni impatto, una piccola parte della crosta terrestre è localmente fusa, " dice Brasser. "Quando l'accrescimento è molto intenso, quasi tutta la crosta terrestre è fusa. Al diminuire dell'intensità di accrescimento, diminuisce anche la quantità di fusione crostale. Sosteniamo che il primo momento in cui potresti formare una biosfera è quando l'accrescimento è abbastanza basso da far fondere meno del 50 percento della crosta in un dato momento".

Anche la superficie di Marte presenta un'insolita dicotomia, che potrebbe essere spiegato da un impatto gigantesco. L'emisfero australe esiste come un antico terreno craterizzato, e l'emisfero settentrionale appare più giovane e levigato ed è stato influenzato da un vasto vulcanismo. Un impatto gigante potrebbe anche aver creato le lune marziane, Deimos e Fobos, anche se una teoria alternativa è che Phobos, altamente poroso, potrebbe essere un asteroide catturato.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione dell'Astrobiology Magazine della NASA. Esplora la Terra e oltre su www.astrobio.net.