BREVI ELEMENTI DI GEOMORFOLOGIA MARZIANA BASATI SULL’OSSERVAZIONE DELLE IMMAGINI CATTURATE DALLE SONDE ORBITALI E DAI ROVER IN SUPERFICIE – a cura del Dr Gualtiero La Fratta (Geologo)

info — Mon, 31 May 2010 15:37:54 +0000

PREMESSA: la Geomorfologia studia le forme della Superficie Terrestre, mettendo in correlazione immediata e diretta le Litologie e le Strutture Geologiche con gli Agenti Degradativi che le plasmano e, nel tempo, le modificano in accordo ad un ciclo di Continuità Assoluta.

La prerogativa per cui è possibile dissertare di Geomorfologia Marziana si basa sul presupposto che le dinamiche fondamentali che modellano la Superficie del Pianeta Rosso siano simili alle rispettive Terrestri, seppur esistano delle differenze importanti. Eccone alcune:

1) Marte è un pianeta geologicamente inattivo ad eccezione di fenomeni puntuali ed in ogni caso circoscritti nel tempo e nello spazio. La Geodinamica è pressocchè inesistente;
2) La Forza di Gravità è decisamente inferiore rispetto alla Terra;
3) La varietà climatica è assai ridotta o comunque poco variegata, e limitabile a tre fasce climatiche pricipali: due Polari ed una Tropicale-Equatoriale; sul pianeta rosso assistiamo – comunque – al susseguirsi di stagioni;
4) L’acqua ha scorso e/o scorre in superficie assai raramente (probabilmente da resorgive sparse sulla Superficie.
Gli alvei ed i colamenti di terra che ne conseguono, hanno un’estensione ed una durata influenzata in maniera principale dalla veloce evaporazione del liquido (o addirittura dalla sua sublimazione), dovuta all’azione congiunta di un’Atmosfera poco densa ed una – ribadiamo – bassa gravità.
In sostanza, su Marte non esiste un Ciclo dell’Acqua così come lo conosciamo sulla Terra.
5) L’Atmosfera Marziana contiene pochissimo Ossigeno e poco vapore acqueo; è poco densa, e questo fatto è causa di un’esposizione continua al rischio di impatti meteorici
6) Le Famiglie Litologiche Marziane sono piuttosto scarse.

Fissati questi Principi possiamo, in prima approssimazione, considerare la Geomorfologia Marziana principalmente di “Tipo Desertico”; ne consegue che gli Agenti Degradativi principali da considerare sono:

a) le forti escursioni termiche (termoclastismo; crioclastismo);
b) il vento che, trascinando polveri e detriti, attua un’azione abrasiva ai danni di rocce e rilievi (corrosione);
c) i movimenti gravitativi (Gravity Wasting Phoenomena), quali la caduta di massi dalle pareti rocciose (rock falls), frane, slumpings e falde detritiche su rilievi in cui, come già ricordato, agisce molto saltuariamente l’acqua, sia come veicolo di trasporto, sia come lubrificante;
d) l’azione meccanica e corrosiva ad opera di sali generati e accresciuti dall’evaporazione dell’acqua, nelle porosità delle roccie (aloclastismo).

Un ruolo cospicuo nell’opera di degradazione e di trasporto detritico è dunque rivestito dai venti marziani.
La costanza nel regime eolico, l’età prolungata di esposizione e la persistenza del fenomeno nelle ere hanno creato delle morfologie molto regolari, simili – talvolta – a piramidi o a tetraedri.
Ed è anche per questa ragione che svariate formazioni superficiali sono state erroneamente – e forse troppo spesso… – scambiate per strutture artificiali.

Sulla Terra, il cui regime ventoso è molto più vario e complesso, le predette morfologie – note come “Ventifacts” – si incontrano soltanto a minor scala, ad esempio in detriti e massi situati in aree montuose e/o desertiche.

EccoVi un esempio davvero “Famoso” di Ventifact: la pseudo-piramide a cinque lati di Cydonia Mensae!

Sulla superficie di Marte sono inoltre riscontrabili, quasi ovunque, chiare tracce di un “wet past”, come dice la NASA (ossìa un “umido passato”: un passato in cui Marte ancora possedeva un’Idrosfera attiva con oceani, fiumi e laghi).

Quale esempio di evidenza di Wet Past, eccoVi una probabile “Shore-Line” (come la definisce la NASA ed anche se, più correttamente, si dovrebbe parlare di “Coast-Line”, ossìa di Linea Costiera – la “Shore-Line” è la “Linea di Bagnasciuga”, ed è riferita ad una semplice spiaggia), situata, a mò di divisorio, fra le Regioni di Lycus Sulci e l’Amazonis Planitia.

Su Marte si riscontrano anche delle Linee Costiere posizionate su quote differenti (vedi le Regioni di Arabia Terra, o la stessa Cydonia), le quali sono testimoni d’oscillazioni cospicue del livello medio mare; sono visibili, attraverso delle tanto spettacolari, quanto preziose fotografie orbitali, alvei di fiumi e torrenti ormai prosciugati; solchi ed accumuli detritici provocati da colamenti e Movimenti Gravitativi di pendio caratterizzati da evidenze di emulsioni acquose (i.e.: debris flow, mud flows e mud/landslides); depositi e morfologie glaciali.
Molte di queste manifestazioni sono tutt’ora attive, come i Movimenti Gravitativi e la Geomorfologia Glaciale.

Esempi: un fan-delta (deposito alluvionale di foce) fossile, relativo ad un antico corso d’acqua marziano…

…un possibile deposito morenico situato nella Regione nota come Promethei Terra…

…ed una frana di detriti in atto lungo una scarpata nella Regione Nord-Polare di Marte (nota: trattasi di un’immagine catturata con tecnologia HiRISE).

I processi geomorfologici che hanno operato nel passato del Pianeta Rosso implicavano una forte attività geologica ed idrogeologica.
Le forme dei rilievi deducibili dall’esame delle immagini orbitali documentano l’Abbassamento del Livello di Base (A.L.B), e cioè la quota più bassa in cui è ancora attiva l’erosione.
A livello locale, il ringiovanimento del rilievo può anche risultare accentuato dai processi di inarcamento crostale dovuti a spinte magmatiche provenienti dal sottosuolo oppure da assestamento isostatico (e cioè da movimenti della cosiddetta “Quota di Giacenza”, che si trova in equilibrio tra le masse solide crostali ed il sottostante Mantello Astenosferico – ancora – Plastico).
L’abbassamento della quota d’erosione provoca lo smantellamento del substrato roccioso e genera, nelle ere (milioni e milioni di anni), dei rilievi definiti “Testimoni di Erosione”.

Si tratta di masse rocciose più o meno estese e le cui morfologie sono strettamente dipendenti non solo dai Processi Degradativi, ma anche dalle particolari litologie che li contraddistinguono.

A questo genere di morfologie appartengono le “Mesas”, ossìa dei rilievi caratterizzati da litologie a stratificazioni parallele o quasi rispetto alla Superficie, svettanti su pianure sconfinate e la cui sommità è sotanzialmente un “tavolato” (si veda, ad esempio, la celeberrima “faccia” di Cydonia , alcuni rilievi di Arabia Terra e/o le stupende superfici strutturali di Nilosyrtis Mensae).

Questa Fase Geomorfologica, ad oggi, risulta sostanzialmente esaurita e sostituita dalla lenta ed inesorabile degradazione dei rilievi.

Ecco degli esempi…

Questa è una Mesa simil-circolare, impostata su una struttura da impatto in Arabia Terra. Il cratere originario, che probabilmente era rimasto sommerso dall’antico Mare Boreale, venne ricoperto, nei milioni di anni, da sedimenti. In seguito al prosciugamento del bacino idrografico, l’Erosione Selettiva e l’abbassamento del Livello di Base hanno agito lasciando in rilievo questa splendida struttura geologica.

Ma c’è dell’altro: ad esempio queste Mese Rocciose situate nella Regione di Nilosyrtis Mensae (Image HD-HiRISE).

Un importante e diffuso Agente Geomorfologico è altresì il Vulcanismo.

I processi magmatici che generarono le strutture di superficie nel passato, in quest’era risulterebbero quasi totalmente esauriti.
Si riscontrano così delle regioni geologiche caratterizzate più che altro da rilievi vulcanici “A Scudo” (Shield Volcanoes), i quali vennero generati da eruzioni di tipo “Hawaiiano”.

Questo genere di deiezione è caratterizzato dall’emmissione di materiale lavico basico ed ultrabasico, molto fluido e la bassa densità di questa lava provoca la “costruzione” di edifici poco elevati in proporzione alle dimensioni dell’area effettivamente invasa dalle colate.
La manifestazione più eclatante di questo processo geologico è il Monte Olimpo, situato nel Distretto Vulcanico di Tharsis. Un mega-vulcano alto circa 24 Km e esteso, alla sua base, per un diametro di oltre 500.
Le dimensioni eccezionali, per lo meno in rapporto alla Scala Terrestre, sono probabilmente dovute alle caratterisitiche chimico-fisiche dei magmi espulsi ed all’assenza di “Tettonica a Zolle” la quale, su Marte, si interruppe in un’epoca remota.

In queste condizioni, l’”Hot Spot” (e cioè il “punto di risalita in superficie” del materiale mantellico fuso) agì sempre sullo stesso punto della litosfera, permettendo al Monte Olimpo di accrescere smisuratamente le proprie dimensioni.

Sulla Terra gli Hot Spots generano, sempre in ere ed ere, degli edifici vulcanici in continua migrazione lungo un assetto lineare; la direzione di allineamento di queste strutture dipende direttamente dal moto della crosta terrestre ed essa è una diretta conseguenza della persistenza dell’azione di Meccaniche di Tettonica a Zolle.

EccoVi una rappresentazione semplificata del meccanismo di migrazione dell’arco vulcanico generato da un Hot Spot in seguito alla deriva continentale.

La crosta fluisce sul sottostante mantello dal quale il Pennacchio Magmatico continua ad emettere materiale fuso attraversando i livelli superiori che, essendo in movimento, provocano in superficie lo spostamento del punto di fuoriuscita del magma.

Altre strutture a Matrice Magmatica riscontrabili su Marte (ed anche sulla Luna!) sono, infine, i cosiddetti “Domi”: e cioè dei rilievi superficiali a convessità più o meno marcata, dall’aspetto simile ad un rigonfiamento “a bolla” della crosta e generalmente dovuti alla spinta dal basso verso l’alto di magmi in movimento i quali, tuttavia, non hanno sufficiente forza per giungere in superficie.

La pressione da essi esercitata sui livelli litologici incontrati è tale, tuttavia, da piegare e sollevare (“curvare”, “inarcare” verso l’alto) la massa rocciosa inglobante.

Ecco un esempio di Domo associato a cratere d’impatto quasi circolare (Immagine HiRISE NASA/JPL/University of Arizona)…

Un’altra fondamentale morfologia di superficie caratterizzante (in vasta misura) il Pianeta Rosso è rappresentata dalla presenza di innumerevoli Crateri da Impatto.
I Crateri da Impatto hanno forma e dimensione variabili, ovviamente, in base alla concorrenza/non concorrenza di svariati fattori: citiamo, ad esempio, la litologia della crosta planetaria impattata; la presenza o meno di atmosfera e/o di idrosfera; la composizione, la velocità e l’angolo di incidenza al momento dell’impatto del bolide o della cometa, etc.

Non è poi inopportuno rammentare l’importantissima distinzione esistente tra i crateri generati direttamente dal Corpo Celeste collidente (“Impactor”) sulla Superficie – i quali sono detti “Crateri Primari” e che sono, di regola, rotondeggianti o, al limite, vagamente ovali – e quegli altri Crateri, più piccoli – detti “Secondari” e solitamente di forma irregolare – i quali sono invece il prodotto dell’impatto tra i frammenti litici generati dalla prima collisione (ossìa quella che diede origine al Cratere Primario), ed i dintorni della zona di verificazione dell’Impatto Primario stesso.

Ecco un esempio illuminante di Campo di Crateri Secondari (Secondary Crater Field), su immagine HiRISE(credits: NASA/JPL/University of Arizona).

La Superficie di Marte, tuttavia ed a ben osservare, non risulta omogeneamente interessata dalla presenza di Crateri da Impatto.

L’Emisfero Boreale (Nord), in effetti, risulta molto meno segnato dagli effetti di collisioni rispetto a quello Australe (Sud). Ebbene questa dicotomia potrebbe essere spiegata sia con l’antica presenza dell’Oceano Settentrionale – Oceanus Borealis – (l’acqua è uno straordinario “Eraser” delle tracce lasciate da traumi quali gli impatti!), sia con l’intensa attività vulcanica occorsa sul Pianeta Rosso.
Entrambi gli elementi, infatti, sarebbero stati perfettamente in grado di obliterare, in relativamente poco tempo, le tracce lasciate dagli impatti ricoprendo i crateri, rispettivamente, di sedimenti e di strati lavici.

Sostanzialmente la Superficie attuale di Marte è simile ad un disegno cominciato in un modo, parzialmente cancellato e quindi ricoperto da un nuovo bozzetto. Entrambe le fasi di “stesura” sono visibili e si interdigitano l’una nell’altra, generando una composizione certamente tanto unica, quanto disomogenea.

Su scale minori è altresì indubbio che agiscano dei processi locali di modellamento e degradazione i quali, tuttavia, andrebbero analizzati mediante l’esplorazione diretta (sebbene e per quanto rischiosa e costosa essa possa essere).

True Planets

BREVI ELEMENTI DI GEOMORFOLOGIA MARZIANA BASATI SULL’OSSERVAZIONE DELLE IMMAGINI CATTURATE DALLE SONDE ORBITALI E DAI ROVER IN SUPERFICIE – a cura del Dr Gualtiero La Fratta (Geologo)

Olympus – a cura del Dr Alessio Feltri, per Lunar Explorer Italia