Un team di scienziati ha presentato una nuova mappa della gravità di Marte al Congresso Europlanet Science 2024. La mappa rivela la presenza di strutture dense e su larga scala sotto l’oceano ormai scomparso di Marte e che i processi del mantello stanno influenzando Olympus Mons, il vulcano più grande del Sistema Solare.

La nuova mappa e l’analisi includono dati provenienti da diverse missioni, tra cui la missione InSIGHT della NASA (Esplorazione interna tramite indagini sismiche, geodesia e trasporto di calore). Utilizzano anche dati da minuscole deviazioni nei satelliti mentre orbitano attorno a Marte. L’articolo “Il campo di gravità globale di Marte rivela un interno attivo” sarà pubblicato in un prossimo numero di JGR: Planets.

Gli autori affermano che gli scienziati devono ripensare a come funziona la isostasia flessionale su Marte. Questo è dovuto a Olympus Mons e all’intera regione vulcanica chiamata Tharsis Rise, o Tharsis Montes. Tharsis Montes è una vasta regione vulcanica che ospita altri tre enormi vulcani scudati: Arsia Mons, Pavonis Mons e Ascraeus Mons.

Questa immagine colorata della superficie di Marte è stata catturata dal Mars Reconnaissance Orbiter. La linea dei tre vulcani è Tharsis Montes, con Olympus Mons a nord-ovest. Valles Marineris si trova a est. Immagine: NASA/JPL-Caltech/ Arizona State University.

L’isostasia flessionale afferma che questa massiccia regione dovrebbe forzare la superficie del pianeta verso il basso. Ma il contrario è vero. Tharsis Montes è molto più elevata rispetto al resto della superficie di Marte. Anche il modulo della NASA InSIGHT ha fornito molte informazioni sulla gravità di Marte, costringendo i ricercatori a riconsiderare come tutto ciò funzioni su Marte.

“Questo significa che dobbiamo ripensare a come comprendiamo il supporto per il grande vulcano e i suoi dintorni”, scrivono gli autori. “Il segnale di gravità della sua superficie si adatta bene a un modello che considera il pianeta come un guscio sottile.”

La ricerca mostra che i processi attivi nel mantello marziano stanno spingendo Tharsis Montes verso l’alto. “Sembra che ci sia una massa grande (qualcosa di leggero) in profondità nello strato di Marte, probabilmente in ascesa dal mantello”, scrivono gli autori. “Questo dimostra che Marte potrebbe ancora avere movimenti attivi all’interno di esso, creando nuove attività vulcaniche sulla superficie.”

I ricercatori hanno scoperto una massa sotterranea di circa 1750 chilometri di diametro e a una profondità di 1100 chilometri. Sospettano che si tratti di un pluma del mantello che sta risalendo sotto Tharsis Montes e abbastanza forte da contrastare la pressione verso il basso di tutta quella massa. “Questo suggerisce che una testa di pluma sta attualmente risalendo verso la litosfera per generare attivismo vulcanico nel futuro geologico”, scrivono gli autori nel loro documento.

C’è dibattito su quanto Marte sia vulcanicamente attivo. Sebbene non ci siano caratteristiche vulcaniche attive sul pianeta, ricerche dimostrano che la regione Tharsis si è riformata nel recente passato geologico, nell’ultimo paio di decine di milioni di anni. Se c’è un pluma del mantello sotto Tharsis Montes, potrebbe eventualmente raggiungere la superficie? È puramente speculativo, e sono necessarie ulteriori ricerche per confermare questi risultati.

I ricercatori hanno trovato anche altre anomalie gravitazionali. Hanno scoperto strutture misteriose e dense sotto le pianure polari settentrionali di Marte. Sono sepolte sotto un spesso strato di sedimenti lisci che sono stati probabilmente depositati su un antico fondale marino.

Questa mappa dello studio evidenzia le dense strutture gravitazionali nell’emisfero settentrionale. Le regioni contrassegnate con linee nere sono anomalie ad alta massa che non mostrano correlazioni con la geologia e la topografia. Queste strutture nascoste nel sottosuolo sono coperte da sedimenti di un antico oceano, e la loro origine è ancora un mistero. Credito: Root et al.

Le anomalie sono approssimativamente 300–400 kg/m3 più dense rispetto all’ambiente circostante. La Luna terrestre ha anomalie gravitazionali associate a enormi bacini da impatto. Gli scienziati pensano che gli impattatori che hanno creato i bacini fossero più densi della Luna e che la loro massa sia diventata parte della Luna.

Queste mappe mostrano le anomalie gravitazionali sulla superficie della Luna. Alcune delle anomalie gravitazionali sono chiaramente associate a grandi bacini d’impatto. Su Marte, le anomalie non hanno caratteristiche corrispondenti sulla superficie. Immagine Credit: Di Mark A. Wieczorek – Lavoro proprio, CC BY 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1381260.

I bacini d’impatto su Marte mostrano anch’essi anomalie gravitazionali. Tuttavia, le anomalie nell’emisfero settentrionale di Marte non mostrano tracce di essi sulla superficie.

Questa immagine della ricerca mostra le strutture gravitazionali nella regione polare settentrionale di Marte su una mappa topografica. Non c’è correlazione tra le strutture profonde e la superficie. Immagine Credito: Root et al.

“Queste strutture dense potrebbero avere origine vulcanica o potrebbero essere materiale compatto a causa di antichi impatti. Ci sono circa 20 caratteristiche di varie dimensioni che abbiamo identificato sparse attorno all’area circostante il cappuccio polare nord—una delle quali ricorda la forma di un cane,” ha affermato il Dr. Root. “Sembra che non ci sia alcuna traccia di esse in superficie. Tuttavia, attraverso dati gravitazionali, abbiamo uno scorcio intrigante nella storia più antica dell’emisfero settentrionale di Marte.”

L’unico modo per comprendere queste strutture misteriose e la gravità di Marte in generale è con più dati. Root e i suoi colleghi sono sostenitori di una missione che potrebbe raccogliere i dati necessari.

Si chiama missione Martian Quantum Gravity (MaQuls). MaQuls si baserebbe sulla stessa tecnologia utilizzata nelle missioni GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) e GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment), che hanno mappato la gravità della Luna e della Terra, rispettivamente. MaQuls prevede due satelliti che si seguono a vicenda e connessi da un link ottico.

Un’immagine granulosa ma illustrativa di come funzionerebbe la missione MaQuls. MaQuls indagherebbe il campo gravitazionale di Marte e studierebbe i processi statici e dinamici sulla superficie e sotto di essa. MaQuls misurerebbe il campo gravitazionale di Marte con la massima precisione mai raggiunta. Immagine Credito: Worner et al. 2023.

“Le osservazioni con MaQuls ci permetterebbero di esplorare meglio il sottosuolo di Marte. Questo ci aiuterebbe a scoprire di più su queste misteriose caratteristiche nascoste e a studiare la convezione del mantello in corso, oltre a capire i processi superficiali dinamici, come i cambiamenti stagionali atmosferici e la rilevazione di riserve di acqua sotterranea,” ha dichiarato la Dr.ssa Lisa Wörner del DLR, che ha presentato la missione MaQuls all’EPSC2024 questa settimana.