Il primo sistema solare era un luogo caotico, con prove che indicano che Marte è stato probabilmente colpito da planetesimi, piccoli protopianeti fino a 1, 200 miglia di diametro, all'inizio della sua storia. Gli scienziati del Southwest Research Institute hanno modellato la miscelazione di materiali associati a questi impatti, rivelando che il Pianeta Rosso potrebbe essersi formato in un lasso di tempo più lungo di quanto si pensasse in precedenza.

Un'importante questione aperta nella scienza planetaria è determinare come si è formato Marte e fino a che punto la sua prima evoluzione è stata influenzata dalle collisioni. È difficile rispondere a questa domanda dato che miliardi di anni di storia hanno costantemente cancellato le prove di eventi di impatto precoce. Per fortuna, parte di questa evoluzione è registrata nei meteoriti marziani. Di circa 61, 000 meteoriti trovati sulla Terra, si pensa che solo 200 circa siano di origine marziana, espulso dal Pianeta Rosso da collisioni più recenti.

Questi meteoriti mostrano grandi variazioni negli elementi che amano il ferro come il tungsteno e il platino, che hanno un'affinità da moderata ad alta per il ferro. Questi elementi tendono a migrare dal mantello di un pianeta e nel suo nucleo centrale di ferro durante la formazione. Le prove di questi elementi nel mantello marziano come campionati dai meteoriti sono importanti perché indicano che Marte è stato bombardato da planetesimi qualche tempo dopo la fine della sua formazione del nucleo primario. Lo studio degli isotopi di particolari elementi prodotti localmente nel mantello tramite processi di decadimento radioattivo aiuta gli scienziati a capire quando la formazione del pianeta era completa.

"Sapevamo che Marte riceveva elementi come platino e oro fin dall'inizio, grandi collisioni. Per indagare su questo processo, abbiamo eseguito simulazioni di impatto idrodinamico con particelle levigate, " ha affermato il dott. Simone Marchi di SwRI, autore principale di a Progressi scientifici carta che illustra questi risultati. "Sulla base del nostro modello, le prime collisioni producono un eterogeneo, manto marziano simile a una torta di marmo. Questi risultati suggeriscono che la visione prevalente della formazione di Marte potrebbe essere distorta dal numero limitato di meteoriti disponibili per lo studio".

Sulla base del rapporto degli isotopi di tungsteno nei meteoriti marziani, è stato affermato che Marte è cresciuto rapidamente entro circa 2-4 milioni di anni dopo l'inizio della formazione del Sistema Solare. Però, grande, le prime collisioni potrebbero aver alterato l'equilibrio isotopico del tungsteno, che potrebbe supportare una scala temporale di formazione di Marte fino a 20 milioni di anni, come mostrato dal nuovo modello.

"Le collisioni di proiettili abbastanza grandi da avere i propri nuclei e mantelli potrebbero risultare in una miscela eterogenea di quei materiali nel primo mantello marziano, " ha detto il co-autore Dr. Robin Canup, vicepresidente assistente della divisione Space Science and Engineering di SwRI. "Questo può portare a diverse interpretazioni sui tempi della formazione di Marte rispetto a quelle che presumono che tutti i proiettili siano piccoli e omogenei".

I meteoriti marziani che sono atterrati sulla Terra probabilmente provenivano da poche località del pianeta. La nuova ricerca mostra che il mantello marziano potrebbe aver ricevuto diverse aggiunte di materiali proiettili, portando a concentrazioni variabili di elementi ferro-amanti. La prossima generazione di missioni su Marte, compresi i piani per restituire i campioni sulla Terra, fornirà nuove informazioni per comprendere meglio la variabilità degli elementi amanti del ferro nelle rocce marziane e la prima evoluzione del Pianeta Rosso.

"Per comprendere appieno Marte, abbiamo bisogno di capire il ruolo che le prime e più energiche collisioni hanno giocato nella sua evoluzione e composizione, " ha concluso Marchi.

La carta, "Un mantello marziano composizionalmente eterogeneo dovuto all'accrescimento tardivo, " sarà pubblicato su Science Advances il 12 febbraio, 2020.