Come facciamo a sapere che in passato su Marte c’erano dei fiumi?

Si pensa che oltre tre miliardi di anni fa ampie distese di acqua – come laghi e oceani – fossero presenti su Marte. Ma non solo. L’attività esplorativa degli ultimi decenni e i numerosi satelliti e rover mandati sul Pianeta Rosso hanno rivelato che la sua superficie, oggi fredda e deserta, un tempo avrebbe potuto ospitare fiumi rigogliosi e reticoli idrografici simili a quelli della Terra. Ma quali sono le prove geologiche a sostegno dell’esistenza di fiumi su Marte?

Tracce dei fiumi del passato

Ebbene sì! In passato, ben prima che l’atmosfera della Terra si arricchisse in molecole di ossigeno, grandi sistemi fluviali solcavano la superficie del pianeta rosso. In modo analogo ai corsi d'acqua presenti sulla Terra, i fiumi di Marte hanno lasciato delle evidenti tracce del loro passaggio, delle impronte inconfondibili che sono state preservate nelle rocce sedimentarie esposte sulla superficie marziana.

Analizzando le strutture e le morfologie conservate nelle rocce terrestri, i geologi sono in grado di ricostruire l'evoluzione degli ambienti del passato. Tuttavia, osservare in dettaglio le morfologie e le strutture sedimentarie presenti sul suolo e nelle rocce marziane non è un compito semplice, per ovvi motivi. Infatti è solo grazie alle fotografie ad alta risoluzione prodotte dai satelliti in orbita intorno al pianeta rosso e dai rover in movimento sulla sua superficie se oggi abbiamo l'opportunità di studiare le morfologie di Marte con maggior precisione. Ed è proprio nei suggestivi paesaggi immortalati in queste immagini che gli scienziati hanno identificato le tracce dei fiumi ormai scomparsi.

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Perché esploriamo Marte?

Le missioni Mariner 9 e Vikings

Tra le prime evidenze dirette della presenza di corsi d’acqua nel passato di Marte vi sono le morfologie della Warrego Valles, nel quadrangolo Thaumasia, che sono state mappate dalle sonde Mariner 9 nel 1971 e da Viking, quest’ultima in orbita dal 1975.

Nelle immagini si osserva un complesso sistema di valli ramificate che ricorda i reticoli idrografici presenti sulla Terra. Tra le varie ipotesi formulate per spiegare la loro origine, la più accreditata include l'azione erosiva da parte di corsi d'acqua superficiali. Le morfologie delle Warrego Valles sono spesso considerate sinonimo di un pianeta in passato più caldo e con precipitazioni più abbondanti. Successive immagini ad altissima risoluzione acquisite dal Mars Global Surveyor (MGS) nel 2003 mostrano che non tutte le valli sono necessariamente continue, ma appaiono segmentate. Questo suggerisce che, essendo le strutture di Warrego Valles molto antiche, la loro morfologia originale potrebbe essere stata alterata dai successivi processi di erosione superficiale.

Oltre alla Warrego Valles, la missione Viking ha fornito numerose evidenze dell'esistenza di antichi corsi d'acqua su Marte, immortalando numerosi sistemi di valli ramificate nell'emisfero meridionale del pianeta. Queste osservazioni hanno contribuito a sostenere l'ipotesi che in passato Marte avesse un clima più umido e registrasse maggiori precipitazioni.

Le scoperte più recenti

Le evidenze più consistenti sulla presenza di corsi d'acqua su Marte sono emerse nella seconda fase dell'esplorazione del pianeta rosso, che ha avuto inizio intorno al 1996 e continua ancora oggi. Durante questo periodo, sono stati lanciati numerosi satelliti orbitanti e otto rover sono atterrati con successo su Marte, equipaggiati con tecnologie all'avanguardia per l'esplorazione del pianeta.

Grazie alle immagini satellitari acquisite nel corso degli ultimi decenni, siamo stati in grado di ottenere una visione ad alta risoluzione della superficie marziana. Ciò ha consentito l'identificazione di morfologie superficiali che sulla Terra sono ben note come il risultato dei processi fluviali che hanno plasmato il nostro pianeta. Vediamone alcuni esempi.

I canali della Nirgal Vallis

Si tratta di uno dei sistemi di valli più lunghi conosciuti su Marte, con un’estensione di circa 610 chilometri. Fu documentato per la prima volta nel 1997 dal Mars Global Surveyor della NASA. La Nirgas Vallis è composta da una serie di canali sinuosi e ramificati, profondi oltre 200 metri e lunghi fino a due chilometri. La morfologia dei canali ricorda la classica forma ad “U” dei letti fluviali maturi presenti sulla Terra.

L'origine delle strutture della Nirgal Vallis è ancora oggetto di dibattito e sono stati considerati due potenziali processi di formazione: l'azione erosiva di corsi d'acqua superficiali alimentati dalle precipitazioni e il groundwater sapping. Quest'ultimo si riferisce al processo di erosione che si verifica quando l'acqua sotterranea emerge in superficie sotto forma di sorgenti puntiformi, avviando una lenta erosione che inizia nell’area circostante la sorgente. Indipendentemente dal processo di formazione, la presenza di queste strutture indica che acqua liquida scorreva sulla superficie di Marte oltre 3,5 miliardi di anni fa.

Il delta del Jezero Crater

Il Cratere Jezero, situato a nord dell’equatore marziano, è stato selezionato come sito di atterraggio del Rover Perseverance nel 2022, il quale attualmente, proprio nelle rocce affioranti nel cratere, è alla ricerca di tracce organiche. Infatti, Perseverance è il primo rover designato per la ricerca di tracce di vita microbica nel passato di Marte. Ma perché compiere questa missione proprio all’interno del Cratere Jezero? Il motivo è semplice: gli scienziati della NASA ritengono che in passato il cratere abbia ospitato un grande lago, chiamato Lago Jezero, con un diametro di oltre 40 chilometri. La presenza di un antico lago indica la potenziale presenza di acqua liquida, che è un requisito fondamentale per lo sviluppo delle forme di vita come le conosciamo.

La presenza di un delta ai margini all'interno del Cratere Jezero costituisce la prova principale a sostegno dell'ipotesi che in passato il cratere ospitasse un bacino d'acqua. I delta sono morfologie fluviali generalmente di forma conica che si formano quando un fiume sfocia in un bacino, come un lago, un mare o un oceano. Alla foce, il flusso del fiume rallenta, depositando i sedimenti trasportati e creando ramificazioni. Un esempio ben noto di delta sulla Terra è quello del fiume Gange nel Golfo del Bengala, che copre un'area di oltre 105.000 chilometri quadrati ed è il più esteso del nostro pianeta.

I fiumi di Skrinkle Haven

Nel mese di marzo 2023, il Rover Perseverance ha catturato una sequenza di immagini nell'area denominata "Skrinkle Haven" che ha rivelato la presenza di bande di roccia curvilinee sul suolo marziano. Gli scienziati della NASA sono fortemente convinti che questi strati rappresentino i resti di un corso d'acqua antico e veloce, capace di trasportare sabbia e di scolpire un alveo profondo, che fluiva all’interno del Cratere Jezero.

Nonostante siano uniche nel loro genere su Marte, queste strutture fluviali sono comuni sulla Terra. Tuttavia, non è ancora chiaro se la successione di strati sia il risultato dell'accrezione laterale nel corso del tempo di un meandro fluviale, che è tipico dei sistemi meandriformi come il fiume Mississippi, oppure se sia il risultato dell migrazione nel tempo delle barre o isole di sabbia presenti all'interno dei fiumi intrecciati, come il fiume Platte in Nebraska o il fiume Tagliamento in Italia.

I canali invertiti di Mawrth Vallis

Nella regione conosciuta come Mawrth Vallis, è presente una lunga e sinuosa cresta che si eleva sopra le rocce circostanti. Secondo diversi ricercatori, questa struttura è ciò che rimane di un antico letto fluviale marziano.

Come avviene sulla Terra, si pensa che i sedimenti trasportati dai fiumi su Marte nel corso del tempo si siano accumulati e consolidati all'interno dei letti fluviali. Durante un periodo di oltre 3 miliardi di anni, i processi di erosione differenziale hanno rimosso grandi quantità di materiale, probabilmente costituito da sedimenti più soffici e facilmente erodibili, come ad esempio argilla, dalla regione circostante il letto fluviale. Quest’ultimo, essendo costituito da rocce più resistenti, è stato in grado di preservarsi in modo più prominente e oggi appare come una cresta sinuosa che emerge dal suolo. Queste strutture sono note come canali invertiti e non sono limitate alla Mawrth Vallis, ma sono state identificate anche in altre parti della superficie marziana, come nella regione di Arabia Terra e nel Cratere Miyamoto.

Gli strati della formazione Shaler

Ulteriori prove dell’attività dei corsi d’acqua nel passato marziano sono state identificate in una sequenza di immagini dei depositi della formazione Shaler, nel Cratere Gale, acquisite dal Rover Curiosity nel 2013. Tra i diversi strati che costituiscono l’affioramento roccioso, sono visibili dei livelli leggermente più scuri composti principalmente da ghiaia di diverse dimensioni. Questi livelli si stratificano formando geometrie che ricordano quelle create da una corrente unidirezionale sulla Terra. Poiché le dimensioni dei frammenti sono troppo grandi per essere trasportati dal vento, si ritiene che questi depositi siano di origine fluviale.