Un cratere da impatto su Marte, di nome Melas Dorsa, ei suoi dintorni mostrano una ricca storia geologica. L'immagine è stata realizzata dal Mars Express dell'Agenzia spaziale europea. Gli studi sulla trasformazione di una versione sintetica di un minerale noto come whitlockite suggeriscono che Marte avesse un passato più ricco di acqua di quanto si pensasse in precedenza. Credito:G. Neukum/ESA, DLR, FU Berlino
Marte potrebbe essere stato un posto più umido di quanto si pensasse in precedenza, secondo la ricerca condotta sui meteoriti marziani simulati, in parte, presso il Lawrence Berkeley National Laboratory del Dipartimento dell'Energia (Berkeley Lab).
In uno studio pubblicato oggi sulla rivista Comunicazioni sulla natura , i ricercatori hanno trovato prove che un minerale trovato nei meteoriti marziani, che era stato considerato come prova di un antico ambiente secco su Marte, potrebbe essere stato originariamente un minerale contenente idrogeno che potrebbe indicare una storia più ricca di acqua per il Pianeta Rosso.
Scienziati dell'Università del Nevada, Las Vegas (UNLV), che ha guidato un gruppo di ricerca internazionale nello studio, ha creato una versione sintetica di un minerale contenente idrogeno noto come whitlockite.
Dopo esperimenti di compressione d'urto su campioni di whitlockite che hanno simulato
le condizioni di espulsione di meteoriti da Marte, i ricercatori hanno studiato il loro trucco microscopico con esperimenti a raggi X presso l'Advanced Light Source (ALS) del Berkeley Lab e l'Advanced Photon Source (APS) dell'Argonne National Laboratory.
Gli esperimenti a raggi X hanno mostrato che la whitlockite può disidratarsi a causa di tali shock, formando merillite, un minerale che si trova comunemente nei meteoriti marziani ma non si trova naturalmente sulla Terra.
Cristalli formati naturalmente del minerale whitlockite, che è raro sulla Terra, sono visibili in questo campione in mostra al Royal Ontario Museum del Canada. Credito:Wikimedia Commons
"Questo è importante per dedurre quanta acqua avrebbe potuto esserci su Marte, e se l'acqua provenisse da Marte stesso piuttosto che da comete o meteoriti, " ha detto Martin Kunz, uno scienziato dello staff della SLA del Berkeley Lab che ha partecipato a studi a raggi X dei campioni di whitlockite scioccati.
"Se anche una parte della merrillite fosse stata prima whitlockite, cambia drasticamente il bilancio idrico di Marte, " ha detto Oliver Tschauner, un professore di ricerca nel Dipartimento di Geoscienze dell'UNLV che ha co-diretto lo studio con Christopher Adcock, un assistente professore di ricerca presso UNLV.
E poiché la whitlockite può essere sciolta in acqua e contiene fosforo, un elemento essenziale per la vita sulla Terra - e la merillite sembra essere comune a molti meteoriti marziani - lo studio potrebbe anche avere implicazioni per la possibilità di vita su Marte.
"La domanda generale qui riguarda l'acqua su Marte e la sua prima storia su Marte:c'è mai stato un ambiente che ha permesso una generazione di vita su Marte?" ha detto Tschauner.
Le pressioni e le temperature generate negli esperimenti di shock, pur paragonabili a quelli dell'impatto di un meteorite, è durato solo per circa 100 miliardesimi di secondo, o da circa un decimo a un centesimo della durata di un vero impatto di meteorite.
Il fatto che gli esperimenti abbiano mostrato una conversione anche parziale in merillite in queste condizioni create in laboratorio, un impatto di durata maggiore avrebbe probabilmente prodotto una "conversione quasi completa" a merillite, ha detto Tschauner.
Ha aggiunto che questo ultimo studio sembra essere uno dei primi del suo genere a descrivere in dettaglio gli effetti d'urto sulla whitlockite sintetica, cosa rara sulla Terra.
I ricercatori hanno fatto saltare i campioni di whitlockite sintetica con piastre metalliche sparate da una pistola a gas pressurizzato a velocità fino a circa mezzo miglio al secondo, o circa 1, 678 miglia all'ora, e a pressioni fino a circa 363, 000 volte maggiore della pressione dell'aria in un pallone da basket.
"Hai bisogno di un impatto molto forte per accelerare il materiale abbastanza velocemente da sfuggire all'attrazione gravitazionale di Marte, " ha detto Tschauner.
Alla SLA del Berkeley Lab, i ricercatori hanno utilizzato un raggio di raggi X per studiare la struttura microscopica di campioni di whitlockite colpiti da una tecnica nota come diffrazione dei raggi X. La tecnica ha permesso ai ricercatori di distinguere tra merrillite e whitlockite nei campioni scioccati.
Il cratere Mojave su Marte, che si crede sia la fonte di alcuni meteoriti marziani trovati sulla Terra, è raffigurato qui in un rendering prodotto dalla telecamera HIRISE sul Mars Reconnaissance Orbiter della NASA. Credito:NASA JPL-Caltech, Università dell'Arizona
Esperimenti a raggi X separati effettuati presso l'APS di Argonne Lab hanno mostrato che fino al 36 percento della whitlockite è stata trasformata in merillite nel sito dell'impatto della piastra metallica con il minerale, e che il riscaldamento generato dallo shock piuttosto che la compressione può svolgere il ruolo più importante nella trasformazione della whitlockite in merillite.
Ci sono anche prove che l'acqua liquida scorre oggi su Marte, sebbene non ci siano ancora prove scientifiche che la vita sia mai esistita su Marte. Nel 2013, scienziati planetari hanno riferito che le strisce scure che appaiono sui pendii marziani sono probabilmente correlate a flussi periodici di acqua derivanti dal cambiamento di temperatura. Hanno basato la loro analisi sui dati del Mars Reconnaissance Orbiter della NASA.
E nel novembre 2016, Gli scienziati della NASA hanno riferito che un grande corpo sotterraneo di ghiaccio d'acqua in una regione di Marte contiene l'equivalente di tutta l'acqua del Lago Superiore, il più grande dei Grandi Laghi. Le esplorazioni dei rover hanno anche trovato prove della precedente abbondanza di acqua sulla base dell'analisi delle rocce superficiali.
"L'unico anello mancante ora è dimostrare che (merrillite) aveva, infatti, stato davvero marziano whitlockite prima, "Tschauner ha detto. "Dobbiamo tornare ai veri meteoriti e vedere se c'erano tracce d'acqua".
Adcock e Tschauner stanno portando avanti un altro ciclo di studi utilizzando la luce infrarossa presso la SLA per studiare campioni di meteoriti marziani reali, e quest'anno stanno anche pianificando studi a raggi X di questi campioni effettivi.
Il buio, stretto, Si presume che le strisce lunghe 100 metri che scorrono in discesa all'interno del cratere Hale su Marte in questo rendering siano state formate dall'acqua che scorre in questa immagine a falsi colori che è stata drappeggiata su un modello digitale del terreno. Credito:NASA JPL, Università dell'Arizona
Molti meteoriti marziani trovati sulla Terra sembrano provenire da un periodo compreso tra circa 150 milioni e 586 milioni di anni fa, e la maggior parte proviene probabilmente dalla stessa regione di Marte. Questi meteoriti sono essenzialmente scavati da una profondità di circa un chilometro sotto la superficie dall'impatto iniziale che li ha inviati nello spazio, quindi non sono rappresentativi della geologia più recente sulla superficie di Marte, Ha spiegato Tschauner.
"La maggior parte di loro sono molto simili nella composizione della roccia e nei minerali che si trovano, e hanno un impatto simile all'età, " ha detto. È probabile che Marte si sia formato circa 4,6 miliardi di anni fa, più o meno nello stesso periodo della Terra e del resto del nostro sistema solare.
Anche con studi più dettagliati di meteoriti marziani accoppiati con immagini termiche di Marte prese da orbiter, e campioni di roccia analizzati dai rover che attraversano la superficie del pianeta, la migliore prova della storia dell'acqua di Marte sarebbe una vera roccia marziana prelevata dal pianeta e trasportata sulla Terra, intatto, per studi approfonditi, hanno notato i ricercatori.
"È davvero importante ottenere una roccia che non sia stata 'calciata'" come hanno fatto i meteoriti marziani, disse Kunz, per saperne di più sulla storia dell'acqua del pianeta.
