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Nuove mappe geochimiche della superficie di Mercurio

Scritto da Leonardo Debbia il 19.03.2015

Due nuovi articoli del MESSENGER Science Team forniscono due nuove mappe su scala globale relative alla geochimica della superficie di Mercurio, dove è stata notata la presenza di formazioni geologiche molto particolari, chiamate ‘terrane’, mai osservata finora.

In geologia, un terrane è un frammento di crosta terrestre, una parte di placca tettonica che, staccatosi durante il processo di subduzione di una placca, va ad unirsi, a ‘suturarsi’ con un’altra placca, quasi sempre sovrastante, mantenendo però le sue caratteristiche litologiche e strutturali, che possono essere anche molto diverse dalla nuova placca cui si è unito.

Un terrane si riconosce individuando quindi una vasta regione, caratterizzata da una composizione geochimica diversa dall’ambiente geologico circostante.

A sinistra: mappa magnesio/silicio; a destra: mappa di assorbimento dei neutroni a bassa energia (crediti: Carnegie Institution)

A sinistra: mappa magnesio/silicio; a destra: mappa di assorbimento dei neutroni a bassa energia (crediti: Carnegie Institution)

La presenza di questi ampi ‘terrani’ ha, come si può intuire, implicazioni importanti per la storia del pianeta.

La missione MESSENGER ha il compito di risolvere diversi quesiti scientifici, tra cui la storia litologica di Mercurio.

Il telerilevamento della composizione chimica della superficie può chiarire, almeno in parte, quest’ultimo interrogativo.

Da quando la sonda MESSENGER è giunta in orbita attorno a Mercurio nel marzo 2011, i dati trasmessi dalla sua strumentazione, lo Spettrometro a raggi X (XRS) e lo Spettrometro a raggi Gamma (GRS), hanno fornito informazioni sulle concentrazioni di numerosi minerali tra cui potassio, torio, uranio, sodio, cloro e silicio, nonché i rapporti relativi al silicio rispetto a magnesio, alluminio, zolfo, calcio e ferro.

Finora, le mappe geochimiche per alcuni di questi elementi erano limitate ad un solo emisfero ed avevano inoltre una scarsa risoluzione.

Ora, la nuova metodologia adottata ha consentito uno studio più ampio e dettagliato, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista Earth and Planetary Science Letters, sfociando nella stesura delle mappe geochimiche.

Le mappe ottenute sono le prime mappe geochimiche globali di Mercurio acquisite mediante la tecnica della fluorescenza a raggi X, servendosi della irradiazione solare, che ha consentito di esaminare la composizione della superficie del pianeta.

Le mappe globali relative all’abbondanza di magnesio e alluminio sono state abbinate ai dati sui rapporti tra zolfo/silicio, calcio/silicio e ferro/silicio forniti dal MESSENGER.

Da questo insieme di rapporti è emerso un vasto complesso geochimico, individuato nel più importante terrane di Mercurio, che si estende per più di 5 milioni di chilometri quadrati e che presenta un elevato rapporto magnesio/silicio e calcio/silicio, caratteristica che ha indotto Shoshana Weider, un geologo planetario della Carnegie Institution, a considerare la regione ‘ad alto contenuto in magnesio’ e ad identificarla come un antico bacino da impatto.

Questa interpretazione implica un contributo essenziale di materiale proveniente dal mantello, che sarebbe rimasto esposto dall’antica collisione.

Un secondo articolo, pubblicato sulla rivista Icarus, mostra le prime mappe dell’assorbimento di neutroni a bassa energia termica interessanti tutta la superficie del pianeta.

Secondo Patrick Peplowski, del Laboratorio di Fisica applicata presso la Johns Hopkins University, questi risultati indicherebbero che le pianure all’interno del bacino Caloris – il ‘cratere da impatto’ di Weider – hanno una composizione elementare ‘distinta’, differente, dalle altre pianure vulcaniche di quella regione, suggerendo che quei magmi sarebbero provenienti dal mantello, ma solo parzialmente fusi.

“Secondo i precedenti dati del MESSENGER, la superficie di Mercurio era stata diffusamente modellata dall’attività vulcanica”, spiega Peplowski. “I magmi eruttati provenivano dalla fusione parziale del mantello. Le differenze osservate nella composizione tra terrane indicano che il mantello del pianeta è eterogeneo, dal punto di vista chimico”.

“La crosta che osserviamo oggi si è formata in gran parte tre miliardi di anni fa”, afferma Larry Nittler, della Carnegie Institution, co-autore di entrambi gli articoli. “La notevole variabilità chimica rivelata dal MESSENGER aiuterà a comprendere meglio la composizione della massa di Mercurio e i processi geologici che hanno modellato il mantello e la crosta del pianeta”.

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