PIANETI/ Vulcani anche su Mercurio? Ce lo dirà Bepi Colombo

- Mario Gargantini

L’agenzia spaziale europea si sta ponendo obbiettivi ambiziosi. Mercurio, e in particolare l’attività dei suoi vulcani, è uno di questi. MARIO GARGANTINI ci spiega come si studia il pianeta

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Il pianeta Mercurio è uno dei prossimi obiettivi di una missione spaziale planetaria europea, ma già ora le osservazioni ravvicinate della sonda Messanger della Nasa, stanno dando risultati che modificano l’immagine attuale del primo pianeta del sistema solare. È un’immagine che si basa in gran parte sulle osservazioni eseguite dalla sonda Mariner nel 1974-75, quando un incontro ravvicinato aveva permesso all’occhio curioso degli scienziati-esploratori di avere a disposizione un gran numero di fotografie scattate su una parte estesa della superficie planetaria.

L’esito di quel foto-reportage era stato di mostrare una superficie in qualche modo simile a quella lunare, quindi con pianure ricoperte di lava solidificata e altopiani pieni di crateri; tuttavia il contrasto tra pianure e rilievi è meno forte: le pianure non sono così scure come i “mari” della Luna e ci sono più crateri. Sopra questa superficie butterata e desolata non c’è neppure un’atmosfera, che non riuscirebbe a restare attratta data la piccola massa del pianeta. In compenso le condizioni climatiche sono estreme: la parte soleggiata può raggiungere i 420 °C, mentre sulle zone in ombra la temperatura può scendere fino a -180 °C.

Quindi niente turbolenze e niente cataclismi, niente vulcanismo attivo. Così si era sempre detto. Almeno prima che i dati raccolti dalla Messanger nel 2008 durante i suoi primi flyby (così si chiamano i sorvoli ravvicinati dei pianeti senza entrare in orbita) iniziassero a rivelare qualche sorpresa. Erano stati avvistati in superficie dei depositi di cenere piroclastica – i segni rivelatori di esplosioni vulcaniche – che costellavano le pianure mercuriane. Si trattava di un consistente indizio che a un certo punto della sua storia l’interno di Mercurio non era privo di sostanze volatili, come invece in un primo tempo si era ipotizzato. Sulla Terra, ad esempio, le esplosioni vulcaniche avvengono perché l’interno del nostro pianeta è ricco di sostanze volatili – acqua, anidride carbonica e altri composti con punto di ebollizione relativamente basso. Quando la lava risale dalle profondità verso la superficie, i composti volatili disciolti in essa cambiano fase passando da liquido a gas e di conseguenza espandendosi. La pressione di tale espansione può causare lo scoppio e la fratturazione della crosta. 

Ciò che le esplorazioni  del 2008 non erano riuscite a decifrare era il periodo nel quale potevano essersi verificate le esplosioni: non era chiaro se si è trattato di fenomeni accaduti nelle fasi iniziali della storia del pianeta oppure se Mercurio ha conservato al suo interno per più lungo tempo i suoi composti volatili. Una ricerca, i cui risultati stanno per essere pubblicati sul Journal of Geophysical Research: Planets, sembra far oscillare il pendolo verso la seconda ipotesi.

Un team di ricercatori del Dipartimento di Scienze Geologiche della Brown University (Chicago) guidato da Tim Goudge, ha esaminato 51 siti piroclastici distribuiti sulla superficie di Mercurio. Gli scienziati americani hanno utilizzato i dati raccolti dalle fotocamere e dagli spettrometri dopo che Messenger è entrata in orbita attorno a Mercurio nel 2011. Rispetto ai dati raccolti dai flyby iniziali, questi dati orbitali hanno offerto una visione molto più dettagliata dei depositi e dei fenomeni sottostanti. I nuovi dati di Messenger hanno rivelato che alcune delle bocchette eruttive hanno prodotto erosioni in misura molto maggiore rispetto ad altre: segno che le esplosioni non sono avvenute tutto allo stesso tempo.

Da questo però a dire quando sono avvenute, il passo non è semplice. Ciò che ha aiutato Goudge e i suoi colleghi a capire qualcosa di più è stato il fatto che la maggior parte dei siti osservati si trovano all’interno di crateri da impatto. L’età di ogni cratere costituisce un limite superiore nel definire l’età del deposito piroclastico: ovviamente, il deposito deve essere più giovane del cratere che lo ospita, altrimenti sarebbe stato cancellato dall’impatto che ha formato il cratere. Ma per datare i crateri di impatto c’è un metodo ben collaudato: i contorni e le pareti dei crateri vengono erosi e degradano nel tempo; così l’entità della degradazione può essere utilizzati per ottenere un’età approssimativa del cratere.

Utilizzando tale metodo, Goudge e i suoi hanno dimostrato che alcuni depositi piroclastici si trovano in crateri relativamente giovani (geologicamente parlando) datati tra 3,5 e 1 miliardo di anni. La scoperta porta ad escludere la possibilità che tutta l’attività piroclastica sia avvenuta poco dopo la formazione di Mercurio, che risale a circa 4,5 miliardi di anni fa.

Questa conservazione prolungata dei materiali volatili può permettere di andare oltre con le ipotesi e tentare di far luce su come si è formato il pianeta. Pur essendo il più piccolo pianeta del sistema solare (dato che Plutone è ormai fuori gioco in questa graduatoria), Mercurio ha un nucleo di ferro enormemente grande. Tale constatazione ha portato alla speculazione che forse un tempo il pianeta fosse molto più grande, ma che suoi strati esterni siano stati rimossi o si siano dissolti data la vicinanza del Sole o che siano stati spazzato via da un enorme impatto avvenuto nelle fasi iniziali della sua storia. Uno di questi eventi, però, avrebbe probabilmente hanno riscaldato le parti esterne di Mercurio abbastanza per rimuovere molto presto i composti volatili. Gli scenari di formazione prima accennati sembrano quindi improbabili.

Servono allora nuove osservazioni. E ci penserà la missione BepiColombo – frutto della collaborazione tra l’Agenzia Spaziale Europea e l’Agenzia spaziale giapponese – il cui lancio è previsto per il 2016 e che porterà due Orbiter a esplorare da vicino il pianeta con nuovi e avanzate apparecchiature.

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