11 milioni di anni fa, Marte era un mondo gelido, secco e desolato, proprio come lo è oggi. Un evento catastrofico colpì il sfortunato pianeta, proiettando detriti nello spazio. Uno di questi frammenti raggiunse la Terra e finì in un cassetto presso l’Università di Purdue, dove successivamente venne dimenticato.
Fino al 1931, quando scienziati lo studiarono e capirono che proveniva direttamente da Marte. Cosa ha rivelato di questo pianeta rosso?
11 milioni di anni fa, l’Himalaya si ergeva su una Terra più calda e umida. Antiche specie di scimmie abitavano un’Africa ricoperta da foreste tropicali. Diverse specie di mammiferi vagavano per i continenti.
Nel frattempo, su Marte, un vento gelido soffiava su un mondo desolato e arido. L’atmosfera rarefatta del pianeta non offre una barriera efficace contro i meteoriti, e la superficie craterizzata testimonia questa vulnerabilità. Alcuni impatti erano abbastanza potenti da lanciare detriti nello spazio, oltre il campo gravitazionale del pianeta. Il meteorite nel cassetto è uno di quei frammenti.
“Molti meteoroidi sono prodotti da impatti su Marte e in altri corpi planetari, ma solo una manciata di essi cadrà eventualmente sulla Terra.”
Il meteorite fu a lungo dimenticato fino al 1931. Gli scienziati lo identificarono come un pezzo di Marte, e oggi nuove ricerche stanno svelando indizi sul passato marziano custoditi in questo pezzo di roccia di 800 grammi.
Questa immagine mostra una pagina di un articolo pubblicato in Popolar Astronomy nel 1935. Credito immagine: Popolar Astronomy.
11 milioni di anni non sono un tempo lungo in termini geologici e planetari, e questo numero si inserisce facilmente nell’immaginario collettivo. Tuttavia, la roccia ha profonde radici temporali, e il meteorite che ha raggiunto la Terra è una roccia ignea databile a 1,4 miliardi di anni fa. Comprendere una tale quantità di tempo è complesso, ma la scienza è al suo apice quando spalanca le menti umane a una comprensione più completa della natura.
Il meteorite, chiamato “Lafayette” in onore della città dell’Indiana che ospita Purdue University, è oggetto di nuove ricerche pubblicate nella rivista Geochemical Perspectives Letters. È intitolato “Datazione dell’attività acquosa recente su Marte,” con Marissa Tremblay come autrice principale. Tremblay è professoressa associata presso il Dipartimento di Scienze della Terra, Atmosferiche e Planetarie (EAPS) dell’Università di Purdue.
Ci sono molte prove che alcuni minerali su Marte si siano formati in presenza d’acqua. Sebbene Lafayette sia una roccia ignea di 1,4 miliardi di anni, alcuni dei minerali che contiene sono più giovani.
“Datando questi minerali possiamo capire quando c’era acqua liquida sulla superficie di Marte nel passato geologico del pianeta,” afferma Tremblay. “Abbiamo datato questi minerali nel meteorite marziano Lafayette e scoperto che si sono formati 742 milioni di anni fa. Non pensiamo che ci fosse abbondante acqua liquida sulla superficie di Marte in questo periodo. Al contrario, crediamo che l’acqua provenisse dallo scioglimento del ghiaccio sotterraneo chiamato permafrost, e che questo scioglimento fosse causato da attività magmatica che continua a verificarsi periodicamente su Marte fino ad oggi.”
Lafayette è uno dei meteoriti Nakhlite, una roccia ignea formata da lava basaltica circa 1,4 miliardi di anni fa. Gli scienziati pensano che queste rocce si siano formate in una delle grandi regioni vulcaniche di Marte: Elysium, Syrtis Major Planum, o nella più grande, Tharsis, che ospita tre vulcani scudo, i Tharsis Montes.
Un’immagine colorata della superficie di Marte scattata dal Mars Reconnaissance Orbiter. La linea di tre vulcani è rappresentata dai Tharsis Montes, con Olympus Mons a nord-ovest. Valles Marineris è a est. I ricercatori ritengono che il meteorite Lafayette provenga dalla regione vulcanica di Tharsis o da una delle altre, più piccole, regioni vulcaniche di Marte. Immagine: NASA/JPL-Caltech/Università Statale dell’Arizona
Le rocce antiche e i loro minerali incorporati contengono informazioni sul passato remoto di Marte. La storia del ciclo idrologico di Marte è un obiettivo chiave nel nostro studio continuo del pianeta. Questa ricerca si concentra su un minerale particolare presente in Lafayette chiamato iddingsite. Questo si forma quando il basalto viene alterato in presenza d’acqua.
La difficoltà con i meteoriti e gli indizi che contengono riguardo a Marte antico è che sono stati esposti e potenzialmente alterati dal calore dell’impatto iniziale e dal calore dell’ingresso nell’atmosfera terrestre. I segnali chimici intrinseci nella roccia possono risultare contaminati. Ma Lafayette è diverso. È chiaro che è stato espulso da Marte 11 milioni di anni fa.
“Sappiamo questo perché, una volta espulso da Marte, il meteorite ha subito un bombardamento da parte di particelle di raggi cosmici nello spazio, che hanno prodotto determinati isotopi in Lafayette,” afferma Tremblay. “Molti meteoroidi sono prodotti da impatti su Marte e in altri corpi planetari, ma solo pochi di essi cadranno eventualmente sulla Terra.”
“L’età potrebbe essere stata influenzata dall’impatto che ha espulso il meteorite Lafayette da Marte, dal riscaldamento sperimentato da Lafayette durante i 11 milioni di anni passati nello spazio, o dal riscaldamento subito quando è giunto sulla Terra e si è bruciato parzialmente nell’atmosfera terrestre,” afferma Tremblay. “Ma siamo stati in grado di dimostrare che nessuno di questi fattori ha influenzato l’età dell’alterazione acquosa in Lafayette.”
Lo studio co-autore Ryan Ickert è un ricercatore senior nell’EAPS di Purdue. Ickert utilizza isotopi pesanti radioattivi e stabili per studiare i processi geologici nel tempo. Ha dimostrato che i dati sugli isotopi utilizzati per datare le interazioni tra acqua e roccia su Marte erano problematici e che questi dati erano probabilmente stati contaminati da altri processi. Secondo Ickert, lui e i suoi colleghi questa volta hanno fatto centro.
“Questo meteorite presenta in modo unico evidenze che ha reagito con l’acqua. La data esatta di questo evento era controversa, e la nostra pubblicazione stabilisce quando l’acqua era presente,” afferma.
Questa figura della ricerca mostra un sezione trasversale del meteorite Lafayette. Ol è un granello di olivina circondato da cristalli di augite (Px). L’iddingsite (Id) è presente in vene che attraversano la roccia. Sebbene Lafayette si sia formata oltre 1,3 miliardi di anni fa, le vene di Iddingsite si sono formate successivamente, circa 742 milioni di anni fa, quando l’acqua ha penetrato le fessure. Credito immagine: Tremblay et al. 2024.
I ricercatori hanno utilizzato una tecnica innovativa che coinvolge gli isotopi Argon 40 e Argon 39 per datare l’esposizione di Lafayette all’acqua e la formazione di Iddingsite. Questo ha dimostrato che l’esposizione è avvenuta 742 milioni di anni fa. La loro spiegazione è che l’attività magmatica ha sciolto il ghiaccio sotterraneo e che l’acqua successivamente è penetrata nelle fessure della roccia ignea, alterando parte dell’olivina in Iddingsite.
Tutto questo grazie a un meteorite smarrito in un cassetto.
Il Sistema Solare è un enigma. È un artefatto della complessità ordinata della Natura, ma allo stesso tempo è plasmato dal caos inesorabile della Natura. Ogni molecola, ogni piccolo pezzo di roccia, compreso il meteorite Lafayette, vi è parte integrante. Ogni pezzo detiene un indizio per risolvere il puzzle.
“Possiamo identificare i meteoriti studiando quali minerali sono presenti in essi e le relazioni tra questi minerali all’interno del meteorite,” afferma Tremblay. “I meteoriti sono spesso più densi delle rocce terrestri, contengono metallo e sono magnetici. Possiamo anche cercare segni come una crosta di fusione che si forma durante l’ingresso nell’atmosfera terrestre. Infine, possiamo utilizzare la chimica dei meteoriti (in particolare la loro composizione isotopica dell’ossigeno) per identificare da quale corpo planetario provengono o a quale tipo di meteorite appartengono.”
Datare queste rocce, questi pezzi del puzzle, è difficile. Tuttavia, questa ricerca ha fatto progressi sviluppando un metodo innovativo per datare i minerali nel meteorite Lafayette.
“Abbiamo dimostrato un modo robusto per datare i minerali di alterazione nei meteoriti che può essere applicato ad altri meteoriti e corpi planetari per comprendere quando potrebbe essere stata presente acqua liquida,” si conclude.