Le rocce blu in alto a sinistra dell'immagine sono impoverite di ferro perché è stato rimosso durante l'erosione sull'antico Marte. Questa è la prova geologica che il ferro è stato perso dalle rocce in condizioni ridotte. Credito:Università di Hong Kong
Sia la Terra che Marte hanno attualmente atmosfere ossidanti, ecco perché i materiali ricchi di ferro nella vita quotidiana sviluppano ruggine (un nome comune per l'ossido di ferro) durante la reazione di ossidazione del ferro e dell'ossigeno. La Terra ha un'atmosfera ossidante da circa 2,5 miliardi di anni, ma prima, l'atmosfera di questo pianeta si stava riducendo:non c'era ruggine.
La transizione da un pianeta ridotto a un pianeta ossidato è indicata come il Grande Evento di Ossidazione o GOE. Questa transizione è stata una parte centrale dell'evoluzione del nostro pianeta, e fondamentalmente legato all'evoluzione della vita qui, in particolare alla prevalenza della fotosintesi che ha prodotto ossigeno. I geologi planetari dell'HKU hanno scoperto che Marte ha subito un grande evento di ossigenazione, miliardi di anni fa, il pianeta rosso non era così rosso.
La scoperta è stata pubblicata di recente in Astronomia della natura in un documento condotto dallo studente post-laurea di ricerca Jiacheng LIU e dal suo consulente Professore Associato Dr. Joe MICHALSKI, entrambi affiliati alla Divisione di ricerca per le scienze della Terra e dei pianeti e al Laboratorio per la ricerca spaziale. I ricercatori hanno utilizzato il telerilevamento a infrarossi e la spettroscopia per misurare la vibrazione molecolare del materiale sulla superficie marziana dall'orbita, al fine di rivelare la mineralogia e la geochimica delle antiche rocce su Marte. Attraverso confronti dettagliati di dati di telerilevamento a infrarossi e dati raccolti in laboratorio qui sulla Terra, il team ha mostrato che antiche rocce su Marte esposte in superficie erano state alterate in condizioni riducenti, indicando che esisteva un'atmosfera ridotta.
Molte persone sono consapevoli che Marte è freddo e secco ora, ma ~ 3,5 miliardi di anni fa, era più caldo e più umido. Faceva abbastanza caldo da permettere la formazione di canali fluviali, laghi e minerali che si sono formati per interazione con l'acqua. Scienziati che hanno usato modelli matematici per vincolare le condizioni di un'atmosfera marziana primitiva, hanno concluso che si è verificato il riscaldamento della serra, ma hanno anche concluso dai loro modelli che la serra deve aver incluso gas ridotti piuttosto che anidride carbonica, implicava che potesse esistere un'atmosfera riducente. Eppure fino ad ora, non c'è stata alcuna prova che l'atmosfera ridotta del primo Marte si sia effettivamente verificata. Questo lavoro indica che esisteva.
Una vista tridimensionale del substrato roccioso esposto alle intemperie mostra l'esposizione di rocce rosse ricche di Fe sotto rocce di tonalità blu impoverite in una parete del cratere. Credito:Università di Hong Kong
Questo progetto prevedeva il telerilevamento a infrarossi dettagliato di Marte, usando la spettroscopia infrarossa per mappare i minerali in esposti, unità rocciose alterate. Il lavoro è stato costruito su un'analisi dettagliata delle rocce vulcaniche erose dalle intemperie nell'isola di Hainan nel sud-ovest della Cina, dove spesse sequenze di basalto, simili alle rocce vulcaniche su Marte. Jiacheng Liu ha analizzato sistematicamente le rocce alterate utilizzando la spettroscopia a infrarossi in laboratorio e ha prodotto un articolo su quella ricerca pubblicato di recente su Applied Clay Science.
"Jiacheng ha realizzato un progetto di dottorato davvero eccellente, costruito su un'attenta analisi in laboratorio e sull'applicazione di quei risultati di laboratorio al telerilevamento di Marte, " ha commentato il dottor Michalski, "Jiacheng ha basato il suo lavoro dettagliato sui campioni dell'isola di Hainan per dimostrare che tendenze mineralogiche simili si sono verificate nelle rocce di Marte".
Anche l'assistente professore Dr. Ryan MCKENZIE della Divisione di ricerca per la Terra e le scienze planetarie è rimasto colpito da questi risultati. "Questo è uno studio piuttosto notevole con risultati che avranno un impatto significativo sul modo in cui comprendiamo la prima evoluzione dei pianeti terrestri e dei loro ambienti di superficie. La transizione da un'atmosfera riducente a un'atmosfera ossidante sulla Terra ~ 2,5 miliardi di anni fa è stata possibile solo perché l'esistenza della vita , poiché l'ossigeno è un prodotto di scarto di processi metabolici come la fotosintesi. Senza microbi che producono ossigeno, non si accumulerebbe nella nostra atmosfera, e non potremmo essere qui. Sebbene ci siano certamente differenze nelle condizioni locali a cui Marte e la Terra sono state soggette durante le loro storie evolutive, la mia mente non può fare a meno di iniziare a pensare a cosa potrebbero significare i risultati di Jiancheng per una potenziale biosfera marziana primitiva, " ha osservato il dottor McKenzie.
Mentre la prima missione cinese su MarsTianwen-1 è in corso, è arrivata con successo nell'orbita di Marte il 10 febbraio e destinata ad atterrare su Marte nel maggio 2021, gli scienziati si stanno preparando per un anno entusiasmante di esplorazione e scoperta di Marte. Questo lavoro dimostra come la spettroscopia e il telerilevamento conducano a scoperte fondamentali di notevole importanza per la comprensione della storia di Marte. Quando iniziamo a capire la storia più antica di Marte, i ricercatori sono pronti a cercare direttamente qualsiasi firma che la vita potrebbe essere esistita una volta sull'antico Marte, e HKU intende essere al centro di questa grande avventura scientifica.
