RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

Analisi integrata dei deposititi solfatici su Marte

Università di riferimento

Università degli Studi di URBINO "Carlo BO" - Dinamica ambientale - ()

Responsabile dell'Unità di ricerca

Forese Carlo Wezel

Descrizione

Lo studio dei meccanismi di formazione delle strutture presenti nell’area di Valles Marineris, può oggi avvalersi dell’analisi di dati sia fotografici e altimetrici, sia mineralogici. Questo progetto ha lo scopo di dare un contributo alla comprensione della storia geologica e morfotettonica di alcuni settori della Valles Marineris attraverso l’analisi combinata e l’interpretazione di dati da High Resolution Stereo Camera (HRSC) e dall’Observatoire pour la Minéralogie, l’Eau, les Glaces, et l’Activité (OMEGA) e attraverso la comparazione con analoghe strutture terrestri.
Studi recenti, basati sui dati OMEGA/Mars Express (Bribing et al., 2005; Gendrin et al., 2005), hanno reso evidenti importanti volumi di minerali solfati (e.g., gessi, kieserite, solfati polidrati) che non soltanto formano una crosta sottile sulla superficie (Gendrin and Mustard, 2004) ma costituiscono depositi relativamente spessi (Gendrin et al., 2005). Questi minerali si rinvengono generalmente all’interno di bacini (chasma) e ciò ne suggerisce una origine sedimentaria/chimica. Sono stati ipotizzati diversi scenari per la formazione di minerali solfati che vanno dall’evaporazione di masse d’acqua, alla sublimazione di ghiacci, a fenomeni idrotermali legati alla attività vulcanica. Alcuni autori (Gendrin et al., 2005) hanno ipotizzato una sedimentazione sin-rift per spiegare lo spessore dei depositi e la loro distribuzione su un ampio range di quote nella zona di Valles Marineris. In questo contesto, l’Unità Operativa dell’Università di Urbino si prefigge di fornire un contributo alla comprensione sia dei meccanismi di formazione ed evoluzione tettonica dei bacini sedimentari, sia del ruolo che i depositi di solfati, con le loro peculiarità reologiche, possono aver avuto nell’evoluzione tettonica dell’area.
Se la deposizione di questi minerali comporta una precipitazione evaporitica e se questa è avvenuta in circostanze simili a quelle che si riscontrano sulla Terra, la loro stratigrafia e la loro configurazione all’interno del bacino deposizionale può verosimilmente essere simile ai loro analoghi terrestri.
Ci prefiggiamo quindi di studiare la geometria dei depositi solfatici marziani in relazione alla morfologia dei bacini deposizionali e alla probabile attività tettonica che ha determinato la loro formazione. Tra gli scopi del progetto vi è il riconoscimento delle analogie di questi depositi con equivalenti terrestri che possano essere utili alla comprensione dei loro meccanismi di formazione. Va comunque evidenziato che l’eventuale disconoscimento di analoghi terrestri aprirebbe la strada a ipotesi altrettanto interessanti che implicano meccanismi deposizionali più complicati che, appunto, non hanno analogie con quelli terrestri.
Un ulteriore ed importante componente di questo progetto è lo studio della possibile presenza su Marte di una tettonica del tipo di quella salina associata ai depositi solfatici.
Se come sembra probabile, spessi depositi di minerali solfati sono presenti anche ben sotto la superficie marziana, è presumibile che questi depositi abbiano un comportamento reologico simile a quella dei depositi salini terrestri. Al contrario della maggior parte delle rocce, infatti, il salgemma (halite) è reologicamente duttile anche a pressioni e temperature relativamente basse ed è perciò in grado di fluire con velocità piuttosto elevate (m/anni) se sottoposto a pressioni differenziali. I depositi salini sono quindi in grado di produrre numerosi tipi di strutture complesse (ad esempio diapiri, pillows, rollers, coltri alloctone irregolari) e di influenzare i sistemi deposizionali. La tettonica salina sulla Terra è spesso associata a una tettonica distensiva che provoca l’assottigliamento delle unità sovrastanti i depositi salini e crea i carichi differenziali necessari al movimento dei sali. Essendo la Valles Marineris una struttura distensiva che ha al suo interno depostiti solfatici, riteniamo che questa possa essere il sito ideale per questo genere di studio. Sembra quindi ragionevole supporre che ci possa essere una relazione tra la disposizione dei solfati e quella delle principali strutture tettoniche come è stato osservato sulla Terra (Csato, 2004; Jackson and Vaudeville, 1994) e che essa possa essere investigata attraverso l’analisi dell’espressione morfologica sia delle strutture tettoniche, sia delle strutture saline. L’analisi della loro relazione spazio-temporale sarà oggetto del nostro studio.
Il lavoro sarà basato principalmente sulla interpretazione di dati OMEGA, che forniranno informazioni di dettaglio sulla mineralogia dei depositi e sulla loro distribuzione geografica, e di dati HRSC, che forniranno modelli topografici tridimensionali ad alta risoluzione. È inoltre prevista la loro integrazione con dati di Mars Orbiter Camera (MOC) e di Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA). Tutti i dati necessari saranno resi disponibili per questo progetto dalle unità operative delle Università di Pescara e di Parma.
I dati mineralogici (OMEGA) verranno elaborati con la collaborazione dell’unità operativa dell’Università di Parma (Prof. Sgavetti), e forniranno mappe di distribuzione dettagliate delle famiglie di minerali all’interno dei principali chasma. Le immagini HRSC ad alta risoluzione (meno di 15 m/pixel per il 50% della superficie e meno di 30 m/pixel per più del 70% del pianeta) e i Digital Elevation Models (DTM) da esse ottenuti in collaborazione con l’unità operativa dell’Università di Pescara (Prof. Ori), verranno utilizzate per interpretare le morfostrutture e le loro relazioni con la distribuzione dei solfati nei bacini deposizionali con il massimo dettaglio possibile. La distribuzione dei depositi a solfati e delle eventuali strutture di tipo salino (e.g. diapiri, pillows, rollers) verrà analizzata in funzione del rapporto con le strutture tettoniche estensionali dell’area.
L’analisi morfostrutturale prevede anche la determinazione della giacitura dei depositi stratificati all’interno dei canyon (Feuten et al., 2005a, 2005b) che fornirà un sostanziale aiuto nella interpretazione della geometria tridimensionale dei depositi, della struttura dei bacini e della deformazione associata alla tettonica salina. La giacitura dei depositi su scala regionale potrà essere ottenuta combinando i dati topografici/altimetrici e fotografici (MOC e HRSC) attraverso l’utilizzo di software commerciali (come il programma OrionTM della Pangaea Scientific Software) dedicati alla misurazione della giacitura di strati e strutture geologiche a partire da immagini satellitari. La disponibilità di dati HRSC, che unisce immagini ad alta risoluzione e dati altimetrici, permetterà lo studio delle formazioni geologiche stratificate ad una scala di 1-2 chilometri (Fueten et al., 2005b). Prevediamo che questo possa migliorare significativamente la comprensione della geometria tridimensionale delle strutture e, di conseguenza, fornire utili informazioni per l’interpretazione dell’evoluzione tettonica e strutturale dei bacini sedimentari.
Le mappe delle facies mineralogiche, i dati altimetrici e fotografici e le informazioni morfostrutturali sui bacini deposizionali saranno integrate al fine di riconoscere (i) la morfologia dei depositi evaporitici e di eventuali diapiri (ii) la distribuzione delle facies al loro interno (simmetria, asimmetria, migrazione nel tempo ecc.) e (iii) la loro zonazione laterale e verticale in funzione della subsidenza dei bacini deposizionali. L’associazione tra strutture tettoniche e mineralogia esistente nell’area di Valles Marineris sarà confrontata con quella già ampiamente conosciuta in analoghe strutture terrestri. Il confronto con l’evoluzione tettonica degli ambienti di formazione dei solfati e depositi evaporitici terrestri condurrà ad una migliore interpretazione geologica e tettonica dell’area di Valles Marineris.
Ad una prima analisi, i possibili target terrestri per tale confronto sembrano essere i sags intra-continentali sub-tropicali (ad esempio il Chad Basin nel Sahara meridionale e l’Eyre Basin nell’Australia meridionale), le sabkas (ad esempio Oum el Krilate in Tunisia), i laghi salati (ad esempio il Lago d’Aral) e i bacini di rift. Sulla Terra infatti, molti bacini evaporitici sembrano essere controllati da faglie (ad esempio. Alta Valle del Reno, Bacino dell’Ebro, laghi della Rift Valley nell’Africa orientale, Baikal Rift, Rift del Mar Rosso). In tali aree, i movimenti tettonici hanno determinato sia la formazione dei bacini deposizionali, sia la loro suddivisione ed il loro isolamento, causando in tal modo la precipitazione evaporitica. In particolare, si rinvengono spesso depositi evaporitici associati a strutture tettoniche di tipo horst e graben che sono interessate da subsidenza differenziale con conseguente sviluppo di barriere locali con connessioni ristrette. Se simili meccanismi agiscono anche su Marte, questo progetto ha la potenzialità per scoprirlo e per rivelarne i dettagli.