True polar wander of Mars during the Late Amazonian revealed by polar ice caps

Per decenni, la storia prevalente di Marte è stata quella di un pianeta che era invecchiato e si era spento. Sebbene la sua storia primordiale fosse caratterizzata da vulcani ruggenti, acqua fluente e un campo magnetico, la visione convenzionale sosteneva che il Pianeta Rosso si fosse infine raffreddato, congelato e fosse diventato geologicamente morto. In questa narrazione, le massicce calotte polari al nord e al sud sono viste come archivi passivi, che registrano semplicemente la storia climatica di un mondo che non ha più un cuore pulsante nel profondo. Gli scienziati si sono spesso chiesti se sia avvenuto qualsiasi movimento significativo all'interno del guscio solido del pianeta rispetto al suo asse di rotazione durante questa recente e silenziosa era, nota come l'Amazoniano Tardo. Un tale spostamento, chiamato vera rotazione polare (true polar wander), sarebbe una prova schiacciante di attività interna, dimostrando che l'interno del pianeta si sta ancora spostando e riorganizzando la propria massa. Senza prove di questo movimento, l'idea che Marte sia una roccia dormiente e rigida è rimasta ampiamente incontestata.

Un team di ricercatori ha ora ribaltato questa ipotesi di quiete leggendo gli strati nascosti delle calotte polari marziane. Utilizzando strumenti radar in orbita attorno al pianeta, hanno scrutato sotto la superficie del ghiaccio polare per trovare la registrazione di una massiccia riorientazione avvenuta relativamente di recente nel tempo geologico. Il loro lavoro suggerisce che Marte non sia rimasto semplicemente immobile; al contrario, l'intero guscio esterno del pianeta è ruotato di circa sei o sette gradi, trascinando con sé le calotte polari. Questa scoperta implica che l'interno di Marte è ancora attivo, guidato da forze profonde capaci di muovere la superficie del pianeta, e riscrive la storia di come le calotte polari si siano formate ed evolute.

I ricercatori si sono concentrati sulla loro indagine sull'architettura interna delle calotte polari, che non sono semplici cumuli di neve ma strutture stratificate complesse costruite nel corso di milioni di anni. Analizzando migliaia di rilevamenti radar dal Mars Reconnaissance Orbiter, hanno mappato i confini tra i diversi strati di ghiaccio nel sottosuolo. Cercavano un tipo specifico di schema: un paesaggio "fossile" che esisteva prima che il pianeta si muovesse. Se il guscio del pianeta avesse ruotato, le vecchie caratteristiche superficiali sarebbero state trasportate in nuove posizioni, lasciando dietro di sé una discrepanza tra la geografia attuale e gli antichi strati sepolti sottostanti.

Ciò che hanno trovato è stata una sorprendente simmetria che non poteva essere spiegata solo dal clima. I dati radar hanno rivelato che gli strati interni della calotta polare nord e della calotta polare sud sono immagini speculari l'uno dell'altro, ma sono sfalsati di quasi 180 gradi. Immaginate due paesaggi identici, uno alla cima del mondo e uno sul fondo, ma spostati in modo che una collina al nord si allinei perfettamente con una valle al sud, e viceversa. Questo allineamento antipodale, dove le caratteristiche sui lati opposti del pianeta corrispondono con precisione matematica, è esattamente ciò che ci si aspetterebbe se l'intero guscio solido del pianeta avesse ruotato attorno al proprio asse. I ricercatori hanno tracciato questi strati sepolti e hanno scoperto che la topografia delle antiche superfici di ghiaccio al nord e al sud sono quasi perfetti opposti, separati da una distanza di circa 807 chilometri. Questo blocco geometrico è troppo preciso per essere una coincidenza e esclude l'idea che venti locali o cicli climatici abbiano creato queste caratteristiche indipendentemente in ogni polo.

Per confermare questo movimento, il team ha anche esaminato le scanalature a spirale che incidono la superficie della calotta polare nord. Queste scanalature sono formate da venti che spiraleggiano attorno al polo, e la loro forma è dettata dalla posizione dell'asse di rotazione. I ricercatori hanno scoperto che le scanalature nelle sezioni più antiche e sepolte della calotta polare non corrispondono alla direzione delle scanalature sulla superficie moderna. Invece, le antiche scanalature puntano verso un polo diverso, una posizione distinta da quella attuale. Adattando le forme di questi modelli a spirale, hanno ricostruito un percorso che il polo ha seguito mentre si muoveva. Questo percorso mostra un viaggio chiaro, partendo da una posizione antica e spostandosi verso la posizione attuale, coprendo una distanza di circa 807 chilometri nel tempo.

La velocità di questo movimento fornisce un indizio cruciale sulla natura fisica dell'interno di Marte. I ricercatori hanno calcolato che il polo si è spostato a una velocità fino a 2,7 centimetri all'anno. Questa velocità è abbastanza lenta da essere impercettibile agli osservatori umani, ma abbastanza rapida da richiedere un pianeta che non sia completamente rigido. Se il mantello di Marte fosse rigido come un blocco di cemento, non sarebbe in grado di fluire o adattarsi abbastanza velocemente da permettere un tale spostamento. La velocità calcolata suggerisce che l'interno profondo di Marte possiede una viscosità, o resistenza al flusso, che permette di deformarsi e rispondere alle forze interne. Questa scoperta punta a un mantello che è ancora capace di movimento, probabilmente guidato da una massiccia colonna di roccia calda che risale dal profondo dell'interno, simile a quella sospettata di esistere sotto la regione vulcanica di Elysium.

Questa scoperta sfida la visione duratura secondo cui Marte è geologicamente inerte da miliardi di anni. Le prove suggeriscono che il pianeta è ancora soggetto a cambiamenti interni significativi, con la massa che si sposta nel profondo e causa il riorientamento dell'intero guscio esterno. Questo movimento, avvenuto durante l'epoca dell'Amazoniano Tardo, ha rimodellato le regioni polari e ha lasciato un segno permanente sulle calotte polari. Gli antichi strati di ghiaccio, ora sepolti nel sottosuolo, fungono da record congelato di questa deriva planetaria, preservando la forma del mondo com'era prima dello spostamento. Lo studio aiuta anche a spiegare le strane forme asimmetriche delle moderne calotte polari, che non sono più centrate sui poli attuali ma sono invece i resti di un tempo in cui i poli si trovavano in posizioni diverse.

Le implicazioni di questa scoperta si estendono oltre il semplice movimento dei poli. Suggeriscono che l'interno di Marte è più dinamico di quanto precedentemente ipotizzato, con processi attivi che possono influenzare la superficie e il clima del pianeta nell'arco di milioni di anni. Il movimento del polo avrebbe alterato la distribuzione della luce solare e del vento su tutto il pianeta, potenzialmente guidando i complessi cicli climatici che hanno costruito le calotte polari. Comprendendo questo spostamento, gli scienziati possono interpretare meglio la storia geologica di Marte e perfezionare i loro modelli su come il pianeta si sia evoluto. Il lavoro offre anche un nuovo modo per guardare l'interno del pianeta, utilizzando le caratteristiche superficiali delle calotte polari come una finestra sui processi profondi e nascosti che continuano a plasmare il Pianeta Rosso.

In definitiva, la storia di Marte non è quella di un mondo congelato e statico, ma di un pianeta che è ancora vivo con un movimento interno. Le calotte polari, un tempo ritenute semplici registrazioni del clima, sono ora rivelate come complessi archivi del movimento planetario. La scoperta di questa deriva polare dell'Amazoniano Tardo fornisce un nuovo quadro per comprendere la geologia di Marte, mostrando che l'interno del pianeta è ancora capace di guidare grandi cambiamenti. È un promemoria del fatto che, anche nelle regioni fredde e silenziose del sistema solare, le forze della geologia sono ancora al lavoro, lentamente ruotando il mondo e riscrivendone la storia.