I ricercatori basati a milioni di chilometri da Marte hanno svelato nuove prove su come si formano le caratteristiche contemporanee sul Pianeta Rosso. I loro innovativi esperimenti di laboratorio sulla sublimazione dell'anidride carbonica (CO2) - il processo mediante il quale una sostanza cambia da solido a gas senza una fase liquida intermedia - suggeriscono che lo stesso processo è responsabile dell'alterazione dell'aspetto delle dune di sabbia su Marte.

La ricerca è stata condotta da un team del Trinity College di Dublino composto da dottorandi della School of Natural Sciences, Lauren Mc Keown, e la dottoressa Mary Bourke, insieme al professor Jim McElwaine della Durham University. Il loro lavoro, che descrive fenomeni diversi da qualsiasi cosa vista sulla Terra, è appena stato pubblicato su Rapporti scientifici .

Lauren Mc Keown ha dichiarato:"Abbiamo tutti sentito gli entusiasmanti frammenti di notizie sulle prove dell'acqua su Marte. Tuttavia, l'attuale clima marziano non supporta spesso l'acqua allo stato liquido, quindi è importante comprendere il ruolo di altri volatili che probabilmente stanno modificando Marte oggi".

"L'atmosfera di Marte è composta da oltre il 95% di CO2, eppure sappiamo poco di come interagisce con la superficie del pianeta. Marte ha le stagioni, proprio come la Terra, il che significa che in inverno, molta CO2 nell'atmosfera cambia stato da gas a solido e si deposita in superficie in quella forma. Il processo viene poi invertito in primavera, mentre il ghiaccio sublima, e questa interazione stagionale potrebbe essere un processo geomorfico davvero importante".

Il dottor Bourke ha aggiunto:"Diversi anni fa ho scoperto segni unici sulla superficie delle dune di sabbia marziane. Li ho chiamati Sand Furrows perché erano allungati e poco profondi, elementi in rete che si sono formati e scomparsi stagionalmente sulle dune marziane. Ciò che era insolito in loro era che sembravano andare su e giù per i pendii delle dune, che ha escluso l'acqua liquida come causa."

"A quel tempo ho proposto che si fossero formati mediante crio-ventilazione, un processo per cui il gas CO2 pressurizzato sotto il deposito di ghiaccio stagionale erode modelli complessi sulla superficie della duna quando il ghiaccio si rompe e rilascia il gas in torreggianti geyser di polvere e gas. è stata felicissima quando Lauren si è unita al Earth and Planetary Surface Process Group nel Dipartimento di Geografia per lavorare su questo fenomeno con Jim e me. Ciò che era richiesto era una dimostrazione di come la sabbia avrebbe risposto alla sublimazione del ghiaccio di CO2, e questo lavoro pubblicato è un passo importante nel fornire la prova richiesta".

I ricercatori hanno progettato e costruito una camera a bassa umidità e hanno posizionato blocchi di CO2 sulla superficie granulare. Gli esperimenti hanno rivelato che la sublimazione della CO2 può formare una gamma di morfologie dei solchi simili a quelle osservate su Marte.

I burroni lineari sono un altro esempio di caratteristiche marziane attive che non si trovano sulla Terra. sono lunghi, a volte sinuoso, incisioni strette che si pensa siano formate da blocchi di ghiaccio CO2 che cadono dai bordi delle dune e "scivolano" verso il basso.

Lauren Mc Keown ha dichiarato:"La differenza di temperatura tra la superficie sabbiosa e il blocco di CO2 genererà uno strato di vapore sotto il blocco, permettendogli di levitare e manovrare in discesa, in modo simile a come i dischi scivolano su un tavolo da hockey sul ghiaccio, scavando un canale nella sua scia. Al capolinea, il blocco sublimarà ed eroderà una fossa. Quindi scomparirà senza lasciare traccia se non la depressione grossolanamente circolare al di sotto di essa".

"Mentre i calanchi sulla Terra sono comunemente formati da acqua liquida, terminano quasi sempre in grembiuli di detriti e non in fosse. La presenza di pozzi fornisce quindi più supporto per un'ipotesi per cui i blocchi di CO2 sono responsabili di canaloni lineari".

Facendo scorrere blocchi di ghiaccio secco sul letto di sabbia nella camera a bassa umidità, il gruppo ha mostrato che i blocchi stazionari potrebbero erodere la topografia negativa sotto forma di fosse e depositare argini laterali. In alcuni casi, i blocchi sublimarono così rapidamente che si insinuarono nel sottosuolo e furono inghiottiti dalla sabbia in meno di 60 secondi.

Il professor McElwaine ha dichiarato:"Questo processo è davvero diverso da qualsiasi cosa si verifichi naturalmente sulla Terra:il letto appare fluidificato e la sabbia viene sollevata in ogni direzione. Quando abbiamo osservato per la prima volta questo particolare effetto, è stato un momento davvero emozionante".

Generando modelli 3D del letto modificato in ogni caso, le dimensioni delle fosse potrebbero essere utilizzate per prevedere la gamma di dimensioni dei blocchi che eroderebbero le fosse viste su Marte, che variano di diametro da 1 m fino a 19 m. Una fossa sulla megaduna del cratere Russell su Marte è stata osservata crescere entro un anno marziano nella misura prevista da questi calcoli, a seguito dell'osservazione di un blocco al suo interno l'anno precedente.

La prossima fase di lavoro, sostenuto dai finanziamenti di Europlanet Horizon 2020, vedrà il team dirigersi alla Open University Mars Chamber per valutare l'influenza delle condizioni atmosferiche marziane su questi nuovi processi geomorfici e testare un modello numerico sviluppato dal professor McElwaine.