Marte ha un sorprendente strato di roccia fusa al suo interno

Rilevato grazie a nuove indagini sismiche, che includono i dati raccolti dopo l’impatto di un meteorite, la sua scoperta implica che il nucleo di metallo liquido del Pianeta Rosso è più piccolo di quanto pensassero le scienziate e gli scienziati
di Alexandra Witze/Nature
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Un meteorite che si è schiantato su Marte nel settembre 2021 ha riscritto ciò che gli scienziati sanno sull’interno del pianeta.

Analizzando l’energia sismica che ha fatto vibrare l’interno del pianeta dopo l’impatto, i ricercatori hanno scoperto uno strato di roccia fusa che avvolge il nucleo di metallo liquido di Marte. La scoperta, riportata in due articoli su “Nature”, implica che il nucleo marziano è più piccolo di quanto si pensasse in precedenza. Inoltre, risolve alcune questioni ancora aperte su come il pianeta rosso si sia formato ed evoluto nel corso di miliardi di anni.

La scoperta proviene dalla missione InSight della NASA, che ha fatto arrivare sulla superficie di Marte una navicella con un sismometro. Tra il 2018 e il 2022, questo strumento ha rilevato centinaia di “martemoti” che hanno scosso il pianeta. Le onde sismiche prodotte da terremoti o impatti possono rallentare o accelerare a seconda del tipo di materiale che attraversano, quindi i sismologi possono misurare il passaggio delle onde per dedurre l’aspetto dell’interno di un pianeta. Sulla Terra, i ricercatori hanno usato le informazioni provenienti dai terremoti per scoprire gli strati del pianeta: una crosta esterna fragile, un mantello prevalentemente solido, un nucleo esterno liquido e un nucleo interno solido. Scoprire se altri pianeti hanno strati simili è fondamentale per capire la loro storia geologica, compreso se siano mai stati adatti alla vita.

Le profondità di Marte nella mappa di InSight

di Johnathan O’Callaghan/Scientific AmericanIl sismometro di InSight è stato il primo a rilevare i martemoti. Nel luglio 2021, sulla base delle osservazioni della missione di 11 terremoti, i ricercatori hanno riferito che il nucleo liquido di Marte sembrava avere un raggio di circa 1830 chilometri. Si trattava di un valore più grande di quanto molti scienziati si aspettassero. E suggeriva che il nucleo conteneva quantità sorprendentemente elevate di elementi chimici leggeri, come lo zolfo, mescolati al ferro.

Ma l’impatto del meteorite del settembre 2021 ha “sbloccato tutto”, afferma Henri Samuel, geofisico all’Istituto di fisica terrestre di Parigi e autore principale di una delle pubblicazioni. Il meteorite ha colpito il pianeta sul lato opposto a quello in cui si trovava InSight. Si tratta di una distanza molto maggiore rispetto ai terremoti marziani studiati in precedenza da InSight e ha permesso alla sonda di rilevare l’energia sismica che attraversa il nucleo marziano. “Eravamo così eccitati”, dice Jessica Irving, sismologa dell’Università di Bristol, nel Regno Unito, e coautrice dell’articolo di Samuel.

Risolvere un puzzle
Per Samuel è stata l’occasione per verificare la sua idea che uno strato di roccia fusa circonda il nucleo di Marte. Il modo in cui l’energia sismica ha attraversato il pianeta ha mostrato che quello che gli scienziati avevano pensato fosse il confine tra il nucleo liquido e il mantello solido, a 1830 chilometri dal centro del pianeta, era in realtà un confine diverso tra liquido e solido. Si trattava della parte superiore del nuovo strato di roccia fusa che incontra il mantello. Il nucleo vero e proprio è sepolto sotto lo strato di roccia fusa e ha un raggio di soli 1650 chilometri, spiega Samuel.

La nuova dimensione del nucleo risolve alcuni enigmi. Significa che il nucleo marziano non deve contenere elevate quantità di elementi leggeri, il che corrisponde meglio alle stime di laboratorio e teoriche. Un secondo strato liquido all’interno del pianeta si adatta meglio anche ad altre prove, come il modo in cui Marte risponde alla deformazione causata dalla spinta gravitazionale della sua luna Phobos.

“È una soluzione elegante”, afferma Simon Stähler, sismologo del Politecnico federale di Zurigo (ETH) che ha guidato il gruppo che ha pubblicato l’articolo del 2021. Egli rimane fedele alla conclusione del suo gruppo di aver individuato un confine profondo tra liquido e solido; si è solo rivelato essere la parte superiore di uno strato di roccia fusa piuttosto che la parte superiore del nucleo di metallo liquido.

Stratificazione particolare
Il secondo lavoro pubblicato su “Nature”, realizzato da un gruppo indipendente da quello di Samuel, concorda sul fatto che il nucleo di Marte sia avvolto da uno strato di roccia fusa, ma stima che il nucleo abbia un raggio di 1675 chilometri. Il lavoro ha analizzato le onde sismiche provenienti dall’impatto di un meteorite distante, nonché le simulazioni delle proprietà delle miscele di elementi fusi come ferro, nichel e zolfo alle alte pressioni e temperature del nucleo marziano. La presenza di roccia fusa proprio a ridosso del ferro fuso “sembra essere unica”, afferma l’autore principale Amir Khan, geofisico al Politecnico federale di Zurigo. “Abbiamo questa peculiarità della stratificazione liquido-liquido, che è qualcosa che non esiste sulla Terra.”

Lo strato di roccia fusa potrebbe essere il residuo di un oceano di magma che un tempo ricopriva Marte. Raffreddandosi e solidificandosi in roccia, il magma avrebbe lasciato dietro di sé uno strato profondo di elementi radioattivi che ancora rilasciano calore e mantengono la roccia fusa alla base del mantello, spiega Samuel.

Il lander InSight è ora fuori uso, i suoi pannelli solari sono coperti di polvere, quindi è improbabile che gli scienziati raccolgano prove che possano rivedere sostanzialmente le dimensioni del nucleo di Marte in tempi brevi. Ma la revisione delle osservazioni passate della missione potrebbe rivelare nuovi dettagli su ciò che si trova all’interno di Marte.