Una nuova ipotesi per la formazione dei ‘terreni caotici’ su Marte

I ‘terreni caotici’ sono aree della superficie di Marte caratterizzate da una complessa morfologia che deriva dall’associazione di fratture, dorsali, valli, blocchi angolari grandi e piccoli. Queste regioni peculiari non hanno un corrispettivo sulla Terra e il loro processo di formazione rimane enigmatico e tuttora oggetto di dibattito tra gli esperti. La teoria più comune sostiene che l’acqua, liquida o sotto forma di ghiaccio, abbia giocato un ruolo centrale nel loro processo di formazione. Uno studio al quale hanno partecipato ricercatori dell’Istituto di Geoscienze e Georisorse del CNR di Firenze che è stato recentemente pubblicato sulla rivista “Geophysical Research Letters” suggerisce invece un differente meccanismo di formazione: processi vulcanici.

Su Marte, i terreni caotici sono presenti in diverse regioni. Raggiungono diametri compresi tra i 20 e i 700 km e sono costituiti in molti casi da blocchi poligonali, che possono raggiungere svariate centinaia di metri in altezza ed hanno geometrie caratteristiche. Secondo la teoria più comune, quest’area si sarebbe formata tra i 3.7 e i 2.9 miliardi di anni fa, quando reservoirs di ghiaccio presenti al di sotto della superficie si sarebbero improvvisamente disciolti a causa del calore, rilasciando grandi quantità di acqua. Una volta drenata quest’ultima, la superficie sarebbe collassata sopra le cavità formatesi ed il paesaggio sgretolato su sé stesso.

Il team è invece partito da una ipotesi differente: che questi terreni così complessi siano stati generati da processi vulcanici e non dall’azione dell’acqua. In particolare, sarebbero stati generati da un processo magmatico conosciuto come collasso calderico in blocchi”, processo in cui la superficie di Marte è prima caratterizzata da un rigonfiamento legato alla messa in posto di magma in profondità, cui segue un repentino collasso per svuotamento delle camere magmatiche con formazione di strutture analoghe alle caldere presenti nel nostro pianeta. Cicli successivi di rigonfiamento e svuotamento avrebbero determinato la notevole complessità dei ‘terreni caotici’ marziani.

Per validare tali ipotesi, i ricercatori hanno simulato il processo di collasso calderico in laboratorio, attraverso esperimenti condotti presso il Laboratorio di Modellizzazione Tettonica del CNR-IGG di Firenze. In tali esperimenti sono stati simulati cicli multipli di intrusione di magma in una camera magmatica posta a pochi chilometri sotto la superficie marziana e successivo svuotamento e collasso. In laboratorio, il suolo marziano è stato riprodotto a piccola scala utilizzando della sabbia, mentre per simulare il magma abbiamo usato delle poliglicerine.

Questi esperimenti hanno riprodotto in laboratorio per la prima volta le stesse caratteristiche dei terreni caotici marziani, mostrando quindi come la formazione di queste complesse strutture possa essere legata a processi vulcanici e non all’azione dell’acqua. 

I ricercatori hanno infine fatto notare come esista una connessione con strutture molto simili presenti sulla superficie della Luna, denominati “Floor-Fractured Craters”, la cui origine potrebbe essere legata anche in questo caso a processi magmatici, con cicli di intrusione di magma, rigonfiamento e successivi collassi.

Riferimento Bibliografico:

Luzzi E., Rossi A. P., Massironi M., Pozzobon R., Corti G., Maestrelli D. 2021. Caldera collapse as the trigger of Chaos and fractured craters on the Moon and Mars. Geophysical Research Letters, 48, e2021GL092436.