Il radar del rover cinese Zhurong ha sondato in profondità sotto la superficie di Marte, trovando prove di due grandi inondazioni passate. Probabilmente hanno modellato la regione che il robot sta esplorando da quando è atterrato nel maggio 2021, corrispondente alla parte meridionale di Utopia Planitia.

Nel corso del tempo, gli scienziati hanno ipotizzato che in antichità il paesaggio in questa zona fosse caratterizzato da acqua o ghiaccio. Le osservazioni dall’orbita avevano identificato depositi sedimentari, suggerendo che la regione fosse stata un antico oceano, o sommersa da enormi inondazioni. Anche le caratteristiche geologiche, come i coni bucherellati, ricordano strutture formate da acqua o ghiaccio.

Ora un team di ricercatori cinesi ha analizzato i dati a bassa frequenza del radar di Zhurong rilevati tra il 25 maggio e il 6 settembre su oltre 1.100 metri di terreno, mentre il rover viaggiava a sud del suo sito di atterraggio. I risultati indicano la presenza di due stratificazioni del terreno, riconducibili al risultato di due antiche inondazioni.

La scoperta di Zhurong

Il radar di penetrazione del suolo di Zhurong trasmette:

• Onde radio ad alta frequenza, che possono penetrare la superficie a una profondità compresa tra 3 e 10 metri.
• Onde a bassa frequenza che possono raggiungere fino a 100 metri di profondità, ma offrono una risoluzione più scarsa.

I segnali radar si riflettono sui materiali sotto la superficie, rivelando le dimensioni dei loro grani e la loro capacità di trattenere una carica elettrica. I segnali più forti indicano tipicamente oggetti più grandi.

Il radar del rover non ha trovato alcuna prova di acqua liquida fino a 80 metri, ma ha rilevato due strati orizzontali con modelli interessanti. In uno strato profondo tra i 10 e i 30 metri, secondo il team, i segnali di riflessione si sono rafforzati con l’aumentare della profondità. I ricercatori ipotizzano che ciò sia dovuto a rocce più grandi che riposano alla base dello strato e rocce più piccole che si depositano in cima. Uno strato più vecchio e più spesso, tra i 30 e gli 80 metri di profondità, ha mostrato un andamento simile.

I due strati nascosti sotto la superficie

Dei due strati individuati dal radar, il più vecchio è stato probabilmente il risultato di una rapida inondazione che ha portato i sedimenti nella regione più di tre miliardi di anni fa, quando c’era molta attività idrica su Marte. Nella figura sottostante, la prima immagine (a) mostra come, secondo gli scienziati, durante il Tardo Esperiano e il Primo Amazzonico si verificò un evento alluvionale catastrofico. Questo evento portò alla formazione di una sequenza di depositi di conglomerato fine verso l’alto con l’abbassamento della portata dell’alluvione.

Lo strato superiore invece, potrebbe essere stato creato da un’altra inondazione circa 1,6 miliardi di anni fa, quando c’era molta attività glaciale. Ciò corrisponde all’immagine (b), e quindi ad un evento di riemersione probabilmente associato a un’inondazione transitoria, che si è verificato nell’Amazzonico. Ciò ha dato luogo a una sequenza di materiale più fine, verso l’alto con massi e ciottoli relativamente più piccoli in cima ai sedimenti consolidati più antichi.

La successiva perdita di acqua alle alte latitudini, dovuta all’obliquità moderna di Marte, ha portato alla formazione del regolite secco vicino alla superficie e ai processi di deposizione/erosione attuali, prevalentemente di tipo eolico (c).

Acqua o lava?

La regione potrebbe anche essere stata ricoperta di lava, nascondendo alcuni di questi processi idrologici nel sottosuolo. Le eruzioni del vulcano Elysium Mons a est del sito di atterraggio, o altre attività vulcaniche, potrebbero aver ricoperto la regione di magma, come è stato osservato in altre parti del bacino di Utopia.

Secondo Chen Ling, sismologo presso l’Accademia Cinese delle Scienze a Pechino e coautore dello studio, è improbabile che lo strato superiore contenga colate laviche intatte. Inoltre, i ricercatori non hanno riscontrato cambiamenti improvvisi nella stratificazione, come ci si aspetterebbe quando le colate laviche incontrano materiale sedimentario.

Di seguito, una mappa topografica sferica (indicata con la a) mostra il sito di atterraggio di Zhurong (stella rossa) e i siti di atterraggio dei lander/rover Phoenix, InSight, Curiosity, Perseverance e Viking-2 (quadrati arancioni). Le linee solide e tratteggiate in viola mostrano le posizioni delle paleo-cliniche marziane. In alto a sinistra (b) una mappa geologica semplificata vicino al sito di atterraggio di Zhurong.

In basso a sinistra (c) una mappa geomorfica dell’area di atterraggio di Zhurong. Infine a destra (d) la traversata del rover Zhurong dal 25 maggio (Sol 11) al 6 settembre (Sol 113) 2021 sulla mappa di base di un’immagine della Tianwen-1 High Resolution Imaging Camera (Sol 19, 2 giugno 2021). La stella rossa indica il sito di atterraggio (25.066° N, 109.925° E) e la linea rossa mostra il percorso del rover. La scala è di 100 m. Le distanze relative dal sito di atterraggio sono indicate accanto alla traccia.

Rocce vulcaniche o sedimentarie?

Chen afferma che è comunque possibile che in tempi antichi un sottile strato di lava ricoprisse lo strato superiore, e che sia stato gradualmente frantumato in pezzi più piccoli. Il problema ora è che i dati radar da soli sono ottimi per indicare la stratificazione e la geometria del materiale del sottosuolo, ma non possono rivelarne definitivamente la composizione. Quindi se il materiale è sedimentario o vulcanico, se si tratta di ghiaccio o roccia. Gli autori infatti affermano di non poter escludere la possibilità che la regione contenga ghiaccio salino sepolto.

Dalla missione cinese sono attesi nel prossimo futuro altri risultati. Tra essi, i dati raccolti durante la continua traversata di Marte da parte di Zhurong, i risultati delle misurazioni radar ad alta frequenza già effettuate, e le osservazioni radar orbitali di Tianwen-1, che penetrano in profondità nel pianeta. Questi potrebbero aiutare gli scienziati a chiarire i dettagli del terreno.

Lo studio di Chao e colleghi, pubblicato su Nature, è dispinibile qui.

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