Un lago a nord del Bacino Hellas per centinaia di milioni di anni?

Due sonde in orbita attorno a Marte hanno raccolto nuovi indizi a favore della teoria che, in un lontano passato, il Pianeta Rosso abbia ospitato vasti bacini di acqua per lunghi periodi, piuttosto che a intervalli brevi ed episodici. La scoperta potrebbe avere importanti conseguenze sullo studio della passata abitabilità del nostro vicino planetario.

Le protagoniste di questa nuova scoperta sono le pianure relativamente prive di crateri che si estendono appena a nord del Bacino Hellas, una struttura da impatto larga 2300 chilometri e formatasi circa 4 miliardi di anni fa.

Una mappa delle unità geologiche a nord di Hellas Basin. Copyright: from Salese et al., 2016. J. Geophys. Res. Planets, 121, doi:10.1002/2016JE005039

"Queste pianure lungo il bordo settentrionale di Hellas sono solitamente considerate di natura vulcanica, visto che esistono aree simili sulla Luna," spiega Francesco Salese dell'IRSPS. "Tuttavia, i nostri studi vanno contro questa teoria. Abbiamo riscontrato la presenza di vaste e spesse fasce di rocce sedimentarie."

Le rocce ignee si formano in seguito al raffreddamento e alla solidificazione dei depositi vulcanici di roccia fusa. Le rocce sedimentarie, al contrario, si formano solitamente grazie all'azione dell'acqua, tramite l'accumulo di nuovi strati di sedimenti che si compattano gradualmente.

"Crediamo che le pianure sedimentarie che abbiamo trovato in Hellas siano state create in un ambiente acquoso situato in questa regione circa 3,8 miliardi di anni fa," prosegue Salese. "Questo ambiente sarebbe durato a lungo - sull'ordine delle centinaia di milioni di anni."

Lo studio è stato condotto a partire da immagini e dati topografici e mineralogici raccolti dagli strumenti HRSC e OMEGA a bordo della sonda europea Mars Express (MEX) e dagli strumenti HiRISE, CTX e CRISM a bordo della sonda americana Mars Reconnaissance Orbiter (MRO).

Una finestra tettonica vista da MRO. Copyright: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Secondo alcuni scienziati, il giovane Marte possedeva un clima stabile e caldo, tanto che la superficie del Pianeta Rosso era costellata di bacini e flussi di acqua. La transizione da mondo abitabile al pianeta desertico e inospitale che vediamo oggi sarebbe avvenuta in seguito alla perdita del campo magnetico e dell'atmosfera.

Secondo un modello alternativo, invece, Marte avrebbe vissuto dei brevi e improvvisi periodi di calore e umidità, ciascuno lungo meno di 10 mila anni, regolati dai cicli vulcanici. La presenza di acqua sarebbe dunque stata limitata a questi brevi periodi - forse troppo brevi per consentire la comparsa di forme viventi. Entrambi i modelli spiegano con buona precisione l'attuale geologia marziana.

"Capire se Marte abbia avuto o meno un clima caldo e umido per un lungo periodo di tempo è una domanda chiave nella nostra ricerca della passata abitabilità del Pianeta Rosso," spiega Nicolas Mangold del CNRS-INSU. "Se riuscissimo a comprendere l'evoluzione del clima marziano, potremmo sapere qualora forme viventi abbiano potuto formarsi. Ciò è particolarmente emozionante in quest'era di scienza esoplanetaria."

Un esempio di stratificazioni incrociate a nord di Hellas Basin. Copyright: NASA/JPL/University of Arizona

Usando i dati di MEX e MRO, gli scienziati hanno costruito una mappa geologica della regione a nord del Bacino Hellas. Gli scienziati hanno sfruttato la presenza di particolari formazioni geologiche dette finestre tettoniche - crateri da impatto, fosse e affioramenti, ad esempio - per esplorare gli strati sottostanti, risalenti ad ere geologiche più antiche.

Gli scienziati sono giunti alla conclusione che le pianure osservate dalle due sonde sono composte da uno strato spesso oltre 500 metri di rocce piatte, chiare e stratificate. Questo strato mostra molte caratteristiche tipiche delle rocce sedimentarie, tra cui reticolati minerali formati dall'erosione, stratificazioni incrociate a inclinazioni diverse, e stratificazioni planari, con strati distinti quasi orizzontali appoggiati l'uno sopra l'altro. Un altro indizio a favore della natura sedimentaria di questa struttura è la presenza di grandi quantità di argille smectitiche, che solitamente si formano in ambienti umidi e che possono anche intrappolare materiali organici.

"Queste caratteristiche suggeriscono che la roccia si sia formata a partire non da depositi lavici ma da processi sedimentari, il che implica che la regione abbia avuto condizioni calde e umide per un lungo periodo di tempo," aggiunge Salese. "Quando le rocce stratificate si depositarono - nel periodo Noachiano, circa 3,8 miliardi di anni fa - le regioni circostanti erano ricche di acqua, con un'intensa circolazione liquida. Crediamo che questa roccia si sia formata in un ambiente lacustre o alluvionale, o in una combinazione dei due."

Durante l'Esperiano, tra 3,7 e 3,3 miliardi di anni fa, la roccia sarebbe poi stata vittima di un intenso periodo di erosione vulcanica, durante il quale fu anche coperta da flussi vulcanici. Gli scienziati sospettano che il ritmo di erosione si aggirasse intorno al metro per milione di anni - cento volte oltre la media globale negli ultimi 3 miliardi di anni.

"Questa è un'ulteriore prova della presenza di un lungo periodo di processi geologici attivi sulla superficie del giovane Marte," conclude Mangold. "Possiamo inoltre estrapolare i nostri risultati al resto della superficie e ricostruire l'evoluzione dell'intero pianeta - crediamo che le condizioni climatiche durante il Noachiano fossero favorevoli alla presenza di vaste quantità di acqua liquida."