Credito:Università del Colorado a Boulder
L'origine e la natura di Marte sono misteriose. Ha emisferi geologicamente distinti, con pianure lisce a nord e craterizzate, terreno di alta quota nel sud. Il pianeta rosso ha anche due piccole lune oblunghe dalla forma strana e una composizione che lo distingue da quella della Terra.
Una nuova ricerca del professore Stephen Mojzsis dell'Università del Colorado Boulder delinea una probabile causa di queste misteriose caratteristiche di Marte:un colossale impatto con un grande asteroide all'inizio della storia del pianeta. Questo asteroide - delle dimensioni di Cerere, uno dei più grandi asteroidi del Sistema Solare - si è schiantato su Marte, ha strappato via un pezzo dell'emisfero settentrionale e ha lasciato un'eredità di elementi metallici all'interno del pianeta. L'incidente ha anche creato un anello di detriti rocciosi attorno a Marte che potrebbe essersi successivamente ammassato per formare le sue lune, Fobos e Deimos.
Lo studio è apparso online sulla rivista Lettere di ricerca geofisica , una pubblicazione dell'American Geophysical Union, nel mese di giugno.
"Abbiamo mostrato in questo documento, che dalla dinamica e dalla geochimica, che potremmo spiegare queste tre caratteristiche uniche di Marte, " ha detto Mojzsis, un professore nel Dipartimento di Scienze Geologiche della CU Boulder. "Questa soluzione è elegante, nel senso che risolve tre problemi interessanti e in sospeso su come è nato Marte".
Gli astronomi si sono a lungo interrogati su queste caratteristiche. Oltre 30 anni fa, gli scienziati hanno proposto un grande impatto di un asteroide per spiegare le diverse elevazioni degli emisferi nord e sud di Marte; la teoria divenne nota come "ipotesi dell'impatto singolo". Altri scienziati hanno suggerito che l'erosione, la tettonica a placche o gli antichi oceani avrebbero potuto scolpire i diversi paesaggi. Il supporto per l'ipotesi dell'impatto unico è cresciuto negli ultimi anni, supportato da simulazioni al computer di impatti giganti.
Mojzsis pensava che studiando l'inventario degli elementi metallici di Marte, potrebbe essere in grado di comprenderne meglio i misteri. Ha collaborato con Ramon Brasser, un astronomo presso l'Earth-Life Science Institute presso il Tokyo Institute of Technology in Giappone, scavare.
Il team ha studiato campioni di meteoriti marziani e si è reso conto che una sovrabbondanza di metalli rari, come il platino, l'osmio e l'iridio nel mantello del pianeta richiedevano una spiegazione. Tali elementi sono normalmente catturati nei nuclei metallici dei mondi rocciosi, e la loro esistenza lasciava intendere che Marte fosse stato colpito da asteroidi nel corso della sua storia antica. Modellando come un oggetto di grandi dimensioni come un asteroide avrebbe lasciato tali elementi, Mojzsis e Brasser hanno esplorato la probabilità che un impatto colossale possa spiegare questo inventario di metalli.
Una vista topografica globale in falsi colori di Marte dall'esperimento Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA). La risoluzione spaziale è di circa 15 chilometri all'equatore e inferiore a latitudini più elevate, con una precisione verticale inferiore a 5 metri. La figura illustra le caratteristiche topografiche associate al riemergere delle pianure dell'emisfero settentrionale in prossimità del bacino d'impatto dell'Utopia (al centro dell'immagine in blu). Credito:MOLA Science Team
I due scienziati hanno prima stimato la quantità di questi elementi dai meteoriti marziani, e ha dedotto che i metalli rappresentano circa lo 0,8 per cento della massa di Marte. Quindi, hanno usato simulazioni di impatto con asteroidi di diverse dimensioni che colpiscono Marte per vedere quale asteroide ha accumulato i metalli alla velocità che si aspettavano nel primo sistema solare.
Sulla base della loro analisi, I metalli di Marte sono meglio spiegati da una massiccia collisione di meteoriti circa 4,43 miliardi di anni fa, seguita da una lunga storia di impatti minori. Nelle loro simulazioni al computer, un impatto da un asteroide almeno 1, Erano necessari 200 chilometri (745 miglia) di diametro per depositare abbastanza elementi. Un impatto di queste dimensioni potrebbe anche aver cambiato selvaggiamente la crosta di Marte, creando i suoi emisferi distintivi.
Infatti, Mojzsis ha detto, la crosta dell'emisfero settentrionale sembra essere un po' più giovane degli antichi altopiani meridionali, che sarebbe d'accordo con le loro scoperte.
"La parte sorprendente è come si adatta bene alla nostra comprensione delle dinamiche della formazione dei pianeti, " ha detto Mojzsis, riferimento all'impatto teorico. "Un evento di così grande impatto si adatta elegantemente a ciò che capiamo da quel momento formativo".
Ci si aspetterebbe anche che un tale impatto abbia generato un anello di materiale attorno a Marte che in seguito si è unito a Phobos e Deimos; questo spiega in parte perché quelle lune sono fatte di un mix di materiale nativo e non marziano.
Nel futuro, Mojzsis utilizzerà la collezione di meteoriti marziani di CU Boulder per comprendere ulteriormente la mineralogia di Marte e cosa può dirci su un possibile impatto di un asteroide. Un tale impatto avrebbe dovuto inizialmente creare ammassi irregolari di materiale asteroide e roccia nativa marziana. Col tempo, i due serbatoi di materiale si sono mischiati. Osservando meteoriti di età diverse, Mojzsis può vedere se ci sono ulteriori prove per questo schema di mescolanza e, perciò, potenzialmente fornire ulteriore supporto per una collisione primordiale.
"Le buone teorie fanno previsioni, " ha detto Mojzsis, riferendosi a come la teoria dell'impatto può prevedere come si trucca Marte. Studiando i meteoriti di Marte e collegandoli ai modelli di formazione dei pianeti, spera di migliorare la nostra comprensione di quanto sia enorme, gli antichi asteroidi hanno cambiato radicalmente il pianeta rosso nei suoi primi giorni.
