RICERCA ITALIANA     

Meteoriti marziane (nakhliti): storia termica e contenuto in acqua del pirosseno. Confronto con analoghi terrestri

Università degli Studi di Pavia

Abstract

Il progetto di ricerca si propone di caratterizzare la storia termica di un gruppo di meteoriti marziane, le nakhliti, sulla base di una dettagliata analisi del minerale augite, loro principale costituente. L’analisi riguarderà, da un lato, la misura del grado di ordinamento cationico e da questo delle temperature di chiusura del processo di scambio Fe-Mg e, dall’altro, la misura del contenuto di acqua nella struttura cristallina del pirosseno in esame. Su queste basi verranno poi discusse le implicazioni petrologico/geochimiche riguardanti l’evoluzione di queste rocce marziane.
Il progetto si basa su una stretta collaborazione fra ricercatori con competenze differenti, nei campi della mineralogia, della cristallografia e della petrologia, ma tutti con esperienza nello studio delle meteoriti. I proponenti, pur se appartenenti a sedi diverse (Università di Pavia, CNR – sede di Padova) convergono in questa occasione in un’unica Unità Operativa con sede a Pavia.
Lo studio riguarderà sei campioni di nakhlite, in particolare NWA817, Y000593, Nakhla, Governador Valadares, Lafayette, NWA998, che si aggiungeranno a MIL 03346 preliminarmente caratterizzato al fine di verificare la fattibilità del progetto.
Una parte della ricerca riguarderà la misura delle temperature di chiusura (Tc) relative alla reazione di scambio Fe2+-Mg nell’augite. Una misura corretta del grado d’ordine del pirosseno richiede una quanto più precisa ed accurata determinazione della >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Michele Zema Università degli Studi di PAVIA

Obiettivo del Programma di Ricerca

Il progetto di ricerca si propone di caratterizzare la storia termica di un gruppo di meteoriti marziane, le nakhliti, sulla base di una dettagliata analisi del minerale augite, loro principale costituente. Si intende condurre lo studio su tutti i sette campioni di nakhliti noti, ovvero NWA817, Y000593, Nakhla, Governador Valadares, Lafayette, NWA998, oltre a MIL 03346, già a disposizione dei proponenti e parzialmente caratterizzato.
Obiettivo finale di questo studio sarà quello di discutere le implicazioni petrologico/geochimiche riguardanti l’evoluzione di queste rocce marziane sulla base di: (i) misura del grado di ordinamento cationico e da questo delle temperature di chiusura del processo di scambio Fe-Mg nell’augite e (ii) misura del contenuto di acqua nella struttura cristallina del pirosseno in esame.
Per quanto riguarda il primo punto, verrà intrapresa su ogni campione un’approfondita indagine cristallochimica al fine di ottenere una misura corretta del grado d’ordine del pirosseno dalla distribuzione cationica nei siti strutturali. Ciò sarà realizzato combinando dati di diffrazione X da cristallo singolo, microsonda elettronica (EMPA) e, quando possibile, spettroscopia Mössbauer da cristallo singolo. Dal grado d’ordine Fe2+-Mg dell’augite, espresso dal kD, verrà calcolato il valore della temperatura di chiusura usando la calibrazione ln kD vs. 1/T di Brizi et al. (2000) che tiene conto anche del contenuto in Ca, Na e cationi trivalenti nell’augite. La >>>

Risultati parziali attesi

Lo studio qui proposto consentirà in primo luogo di ottenere le temperature di chiusura della reazione di scambio Fe2+-Mg nel pirosseno di diverse nakhliti, e da queste le relative velocità di raffreddamento. Nel caso in cui queste siano coerenti con le velocità di raffreddamento indicate dalle tessiture magmatiche sarà possibile utilizzare i risultati acquisiti per ottenere informazioni sulla profondità di messa in posto dei magmi nakhlitici (o spessore delle colate laviche). I risultati ottenuti contribuiranno a tracciare un quadro geologico della storia evolutiva del pianeta Marte. Viceversa, eventuali velocità di raffreddamento registrate dal pirosseno non coerenti con le tessiture magmatiche daranno indicazioni sugli effetti termici degli ultimi eventi di shock legati agli impatti che hanno causato l’allontanamento delle rocce dalla superficie di Marte.
Una corretta misura della concentrazione di idrogeno preservato nella struttura cristallina di clino- e ortopirosseno, mediante microsonda nucleare, permetterà di ottenere informazioni sull’ambiente di formazione delle nakhliti, sulla base del confronto con rocce terrestri di composizione analoga. La conoscenza della quantità esatta di H e la natura dei suoi meccanismi di incorporazione nei minerali anidri è fondamentale per capire i processi chimico-fisici del mantello e la genesi dei magmi basici. Dal momento che la variazione del contenuto di idrogeno nei pirosseni è principalmente controllata dallo stato di >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Gli obiettivi che questo progetto di ricerca si prefigge di raggiungere, esposti nella sezione “Obiettivi finali”, si basano su indagini di carattere cristallochimico e petrologico applicate alle nakhliti, un gruppo di meteoriti formatesi su Marte molto probabilmente in spesse colate laviche o in intrusioni poco profonde, rappresentando così un’importante sorgente di dati su questo pianeta. I proponenti possono vantare una lunga esperienza in questo settore di studio con particolare riguardo alle meteoriti e alla storia evolutiva dei propri corpi genitori.
Il primo approccio allo studio delle meteoriti del gruppo di Pavia avviene da parte di M.C. Domeneghetti attraverso lo studio dell’ortopirosseno (opx) della meteorite Serra de Magé i cui effetti di diffrazione X presentano violazioni alle condizioni di estinzione del gruppo spaziale Pbca che avevano indotto a proporre in letteratura una simmetria più bassa, P21ca. Una più corretta spiegazione delle violazioni è stata invece trovata considerando l'effetto della sovrapposizione, sui riflessi della fase Pbca, di riflessi dovuti a lamelle di augite C2/c essoluta, evidenziate dall'analisi TEM (Domeneghetti et al. 1995*). È stata quindi messa a punto una procedura di raffinamento strutturale per questo campione che permette di determinare con precisione la frazione di fase essoluta, sottrarne il contributo agli effetti di diffrazione, e così di ottenere parametri strutturali accurati e quindi una più corretta >>>