Scienziati planetari della Brown University hanno proposto un nuovo scenario per la formazione di antichi minerali argillosi su Marte che, se dimostrato di essere vero, potrebbe riscrivere la storia antica del pianeta rosso.

Ci sono migliaia di antichi affioramenti di fillosilicato sulla superficie marziana. fillosilicati, o argille, sono formati dall'interazione dell'acqua con la roccia vulcanica, portando molti scienziati a concludere che deve esserci stata acqua di superficie sostenuta, acque sotterranee o sistemi idrotermali attivi ad un certo punto della storia di Marte. Ma la nuova ricerca, pubblicato sulla rivista Natura , suggerisce che le argille potrebbero essersi formate durante la creazione della stessa crosta marziana, molto prima che l'acqua scorresse sul pianeta.

Supportato da esperimenti di laboratorio e modelli al computer, i ricercatori spiegano come avrebbe funzionato lo scenario. Nel primissimo sistema solare, Si pensa che Marte e altri pianeti rocciosi siano stati coperti da oceani di magma fuso. Quando l'oceano di magma di Marte iniziò a raffreddarsi e solidificarsi, l'acqua e altri volatili disciolti verrebbero degassati in superficie, formando uno spessore, atmosfera di vapore che circonda il pianeta. L'umidità e il calore di quel bagno di vapore ad alta pressione avrebbero convertito in argilla vaste aree della superficie appena solidificata. Quando il pianeta si è poi evoluto nel corso di miliardi di anni, l'attività vulcanica e i bombardamenti di asteroidi avrebbero ricoperto le argille in alcuni punti e scavato in altri, portando alla distribuzione diffusa ma irregolare vista oggi sulla superficie.

"La ricetta base per fare l'argilla è prendere la roccia e aggiungere calore e acqua, " ha detto Kevin Cannon, un ricercatore post-dottorato presso l'Università della Florida centrale che ha guidato la ricerca mentre completava il suo dottorato di ricerca. a Brown. "Questa atmosfera primordiale creata da un oceano di magma sarebbe stata la più calda e umida mai esistita su Marte. È una situazione in cui potresti alterare in modo pervasivo la crosta e poi semplicemente mischiare quei materiali in seguito".

Cannon e i suoi coautori affermano che lo scenario offre un mezzo per creare depositi di argilla diffusi che non richiedono un clima caldo e umido o un sistema idrotermale sostenuto sull'inizio di Marte. I modelli climatici all'avanguardia suggeriscono un Marte primitivo in cui la temperatura raramente superava lo zero e dove il flusso d'acqua sulla superficie era sporadico e isolato.

"Una delle complicazioni che emergono nell'evoluzione di Marte è che non possiamo creare uno scenario in cui l'erosione superficiale abbia la capacità di produrre l'entità dell'alterazione minerale che vediamo, "ha detto Jack Mustard, un professore del Dipartimento della Terra di Brown, Scienze ambientali e planetarie e co-autore dello studio. "Certamente non stiamo cercando di scartare del tutto altri meccanismi di alterazione. L'erosione superficiale e altri tipi di alterazione si sono sicuramente verificati in diversi punti della storia di Marte, ma pensiamo che questo sia un modo plausibile per spiegare gran parte dell'argilla diffusa che vediamo nei più antichi terreni marziani".

Per dimostrare che il meccanismo che propongono è plausibile, i ricercatori hanno sintetizzato campioni di roccia corrispondenti alla composizione del basalto marziano. Hanno quindi utilizzato un dispositivo ad alta pressione per ricreare le condizioni di temperatura e pressione che potrebbero essere state presenti nell'atmosfera di vapore creata da un oceano di magma. Dopo aver cotto i campioni per due settimane, il team ha verificato se erano stati modificati e in che misura.

"È stato davvero notevole quanto rapidamente ed estesamente questo basalto sia stato alterato, " Disse Cannon. "Alle temperature e pressioni più elevate, ha mangiato completamente attraverso le particelle di basalto. È un grado di alterazione davvero intenso".

L'atmosfera di vapore associata a un oceano di magma potrebbe essere sopravvissuta fino a 10 milioni di anni o più, Cannon e i suoi colleghi dicono. Sarebbe stato abbastanza a lungo, stimano, per creare fino a tre chilometri di argilla sulla superficie primordiale marziana.

Per avere un'idea di quale potrebbe essere il destino di quell'argilla con l'evoluzione del pianeta, i ricercatori hanno creato un modello al computer per simulare una lastra di crosta marziana con uno strato di argilla di tre chilometri sopra. Quindi hanno simulato il primo miliardo di anni della storia geologica di Marte, il periodo in cui l'attività vulcanica e il bombardamento di asteroidi erano più prevalenti. Il modello ha mostrato che la sepoltura, lo scavo e la dispersione delle argille nel tempo hanno creato una distribuzione di depositi esposti simile a quanto visto oggi su Marte.

"Per metterci dei numeri, le argille coprono circa il 3% delle più antiche esposizioni di crosta su Marte, " Ha detto Cannon. "Stiamo trovando circa lo stesso ordine di grandezza in questi modelli."

Gli esperimenti e le simulazioni di laboratorio non possono dire con certezza che questo scenario si sia verificato, dicono i ricercatori, ma suggeriscono un'ipotesi forte che potrebbe essere testata durante la futura esplorazione di Marte.

"Una delle cose che mi piace di questo è che è veramente testabile, " ha detto Steve Parman, un professore di geologia alla Brown e coautore dello studio. "Con un campione restituito, o forse anche con l'attrezzatura analitica su un rover, Sono ottimista sul fatto che tu possa distinguere questo processo primordiale da qualche altro processo di alterazione".

Se il processo si è effettivamente verificato, potrebbe avere alcune implicazioni interessanti per la prima storia di Marte. Oltre a fornire un meccanismo per la formazione dell'argilla anche se Marte fosse freddo e ghiacciato come suggeriscono i modelli climatici, lo scenario suggerisce che vasti depositi di argilla erano, e potrebbero essere ancora, presenti sotto la superficie. Quei depositi potrebbero spiegare perché la crosta marziana è meno densa del previsto per una crosta basaltica, dicono i ricercatori. I giacimenti servirebbero anche come grandi serbatoi di stoccaggio sotterranei per l'acqua.

"Potenzialmente ci sarebbe stata molta acqua rinchiusa in queste argille sepolte, " disse Parman. "Si potrebbe immaginare che se quei depositi fossero stati riscaldati dal magmatismo o da qualche altro processo avrebbero rilasciato quell'acqua, forse fornendo un approvvigionamento idrico transitorio alla superficie. Ciò potrebbe avere implicazioni per l'abitabilità del passato".

Mostarda, che ha presieduto il comitato che ha stabilito gli obiettivi scientifici per il rover Mars 2020 della NASA, spera che questa nuova ipotesi possa informare la futura esplorazione marziana.

"Questa sarebbe un'ipotesi davvero interessante da verificare, " ha detto. "A seconda di dove alla fine il rover atterra, Penso che potremmo ottenere i campioni giusti per illuminare queste domande".