Acque antiche e segreti geologici nel cratere Jezero su Marte

Nel cuore del pianeta rosso si cela una regione straordinaria che sta cambiando per sempre la nostra comprensione della storia marziana. Il cratere Jezero, un bacino di ben quarantacinque chilometri di diametro, ospita una formazione rocciosa enigmatica nota tra gli scienziati come Margin unit. Questa fascia di terreno, esplorata da vicino dal rover Perseverance della NASA, rappresenta una delle tessere fondamentali per ricomporre il puzzle dell’abitabilità passata di Marte. Grazie alle analisi avanzate dello strumento SuperCam, un team internazionale di ricercatori guidato da Candice Bedford ha svelato la complessa storia di questa unità, dimostrando che non si tratta di un semplice deposito uniforme, ma del risultato di una sequenza millenaria di eventi vulcanici, acquatici e idrotermali.

Le origini vulcaniche nelle zone elevate

Per comprendere la vera natura della Margin unit, i ricercatori hanno esaminato le rocce posizionate alle quote più alte, sopra i duemilatrecentocinquanta metri sotto il livello medio marziano. In questa zona, denominata High Margin, la roccia conserva la sua struttura primordiale. I dati chimici e tessiturali indicano che questo strato si è formato come una roccia ignea magmatica, ricca di olivina, cristallizzata lentamente all’interno di un corpo magmatico profondo. Le rocce di questa fascia non mostrano segni evidenti di alterazione da parte dell’acqua liquida, presentando cristalli ben definiti e compatti che ricordano da vicino i cumuli di olivina scoperti sul fondo del cratere nella formazione Séítah. La composizione minerale, ricca di magnesio e ferro, conferma che l’origine della Margin unit è legata a imponenti processi vulcanici e intrusivi del passato marziano.

L’impronta del paleolago e la trasformazione delle rocce

Scendendo verso quote inferiori, al di sotto del livello corrispondente alla seconda terrazza dell’antico lago Jezero, lo scenario cambia radicalmente. Le rocce della East Margin e della West Margin mostrano i segni evidenti di un prolungato e profondo contatto con l’acqua liquida. Qui la struttura cristallina originaria è stata profondamente modificata, dando vita a rocce matrice-supportate e a depositi con evidenti strutture stratificate. Vicino al delta del fiume Neretva Vallis, le onde del paleolago e le correnti hanno eroso e rimodellato il materiale vulcanico originario, arrotondando i granuli e depositandoli in strati sovrapposti. Questo processo di erosione e ridesposizione ha aumentato la porosità della roccia, creando l’ambiente ideale per la successiva circolazione dei fluidi e per la deposizione di nuovi minerali.

La prima fase di alterazione e la formazione dei carbonati

La storia dell’alterazione acquosa della Margin unit si è svolta attraverso almeno tre tappe distinte. La prima fase è stata caratterizzata dalla circolazione di fluidi sotterranei o meteorici ricchi di anidride carbonica, con un pH compreso tra il neutrale e l’alcalino. Questi fluidi sono penetrati nelle fratture della roccia madre, reagendo con i silicati d’olivina e facendo precipitare abbondanti quantità di carbonato di ferro e magnesio. Nel corso delle eoni successive, quando i venti marziani hanno eroso la roccia circostante più tenera, le fratture riempite di carbonati, altamente resistenti all’erosione, sono rimaste in rilievo, formando una fitta rete di creste rocciose chiamate ridges.

La seconda fase e la precipitazione della silice

In un secondo momento, le condizioni chimiche dell’ambiente sono cambiate in modo significativo. L’esposizione prolungata alle acque del paleolago Jezero o l’afflusso di nuove acque sotterranee con un pH più acido e temperature più basse hanno innescato una seconda alterazione. I nuovi fluidi hanno parzialmente disciolto e rimobilitato i carbonati precedentemente formati, creando una porosità secondaria all’interno della roccia. Con il progressivo raffreddamento e l’evaporazione dell’acqua, la silice disciolta è precipitata nei pori e nelle cavità, cementando i granuli di olivina ormai alterati e frammentati. Questa associazione tra carbonati e silice rappresenta una traccia fondamentale per ricostruire l’evoluzione del clima e della chimica delle acque di Marte.

La terza fase idrotermale e la scoperta della fluorite

L’ultimo capitolo della storia acquosa della Margin unit è legato a eventi idrotermali tardivi di grande intensità. Attraverso spaccature e fratture più recenti sono scorsi fluidi caldi provenienti dalle profondità crostali o legati all’attività vulcanica regionale del sistema Syrtis Major. Questi fluidi idrotermali hanno fatto precipitare estese vene minerali composte da solfato di calcio e, aspetto di straordinario interesse scientifico, fluorite. La presenza della fluorite, rilevata con precisione dai laser di SuperCam, testimonia la circolazione di acqua ad alta temperatura ricca di fluoro e rappresenta una delle evidenze più chiare di attività idrotermale prolungata nel cratere Jezero.

Il valore astrobiologico dei campioni raccolti

La complessa sequenza di eventi idrotermali e lacustri rende la Margin unit un sito di primario interesse per l’astrobiologia. I carbonati e la silice sono noti sulla Terra per la loro eccezionale capacità di inglobare e preservare materia organica e strutture microbiche fossili per miliardi di anni. I campioni di roccia prelevati con cura dal rover Perseverance in questa regione, attualmente racchiusi in provette sigillate in attesa di una futura missione di ritorno sulla Terra, custodiscono preziose informazioni sulla potenziale vita marziana e sulla storia climatica di un pianeta che un tempo fu ricco d’acqua.

Traduzione abstract. La disponibilità dello studio completo, in accesso libero o riservato, è verificabile tramite il link del DOI nel box sotto se disponibile.

Abstract

L’unità Margin nel cratere Jezero, su Marte, è stata esplorata dal rover Perseverance della NASA, poiché i dati orbitali suggerivano che potesse rappresentare un’antica linea di costa lacustre. Utilizzando i dati di SuperCam, valutiamo l’origine e la storia di alterazione di questa enigmatica unità. Qui, mostriamo che l’unità Margin esplorata ad alte quote (>−2350 m) ha una tessitura e una composizione chimica indicative di una roccia cristallina ricca di olivina, raffreddata lentamente e priva di significativa esposizione all’acqua. Al contrario, gli affioramenti situati al di sotto del secondo livello di terrazza del presunto paleolago di Jezero rivelano una complessa storia di interazione acqua-roccia, con segni di rimaneggiamento fisico vicino a Neretva Vallis e al conoide occidentale. Identifichiamo tre principali episodi di alterazione: in primo luogo, fluidi neutri-alcalini ricchi di CO2 circolavano all’interno del substrato roccioso, formando creste ricche di carbonato in seguito all’erosione. Successivamente, l’esposizione alle acque del paleolago di Jezero o le variazioni dei fluidi delle acque sotterranee hanno rimobilizzato il carbonato e precipitato la silice negli spazi porosi secondari. Infine, fluidi idrotermali di fase tardiva sono fluiti attraverso fratture più recenti, precipitando vene minerali di solfato di calcio contenenti fluorite. Questa sequenza di molteplici eventi fluidi, guidati dall’attività delle acque sotterranee e dall’esposizione al lago, rafforza l’unità Margin come località di interesse astrobiologico.

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