Decifrare il magnetismo di Marte e della Luna
Scoprire come si sono formati ed evoluti i pianeti nel tempo è un’impresa complessa. La chiave di questo rompicapo risiede nella comprensione dei campi magnetici planetari, che sono generati in profondità nel nucleo del pianeta attraverso un processo noto come dinamo. Il loro studio svela informazioni preziose sulla struttura, sulla composizione e sullo stato termico delle profondità di un pianeta, chiarendone la storia geologica. Sia Marte che la Luna, studiati dal progetto PETRA, finanziato dal programma Marie Skłodowska-Curie, sono attualmente privi di un campo di dinamo. Un indizio della sua possibile presenza nel passato è la magnetizzazione residua delle loro croste, ovvero degli strati rocciosi superiori. «La ricerca di PETRA si concentra sul campo magnetico della crosta, un campo secondario derivante dalle rocce magnetizzate, e sulle misure paleomagnetiche ottenute con esperimenti di laboratorio su campioni di roccia», osserva la coordinatrice del progetto, Foteini Vervelidou. «Studiando questi elementi, PETRA ha voluto chiarire le proprietà delle dinamo marziane e lunari.»
Uno studio più attento del campo di dinamo marziano
Il gruppo di ricerca ha condotto test paleomagnetici su nove pietre accoppiate provenienti da NWA 7034, un meteorite marziano con cristalli di zircone risalenti a 4,4 miliardi di anni fa. «Purtroppo i nostri dati hanno mostrato che questi campioni sono stati esposti a forti magneti manuali, comunemente usati per identificare i meteoriti, che ne hanno cancellato la storia magnetica», sottolinea Vervelidou. «Abbiamo condotto uno studio approfondito tramite una modellazione numerica ed esperimenti di rimagnetizzazione controllata, da cui emerge che i magneti manuali distruggono le antiche e cruciali registrazioni magnetiche.» L’équipe è riuscita ad acquisire e a misurare campioni di nove diverse pietre accoppiate, e a sviluppare un protocollo per determinare se un campione è stato rimagnetizzato. Questo metodo dovrebbe aiutare gli studiosi futuri a evitare errori di interpretazione delle registrazioni magnetiche artificiali. «Nonostante la storia magnetica primaria del meteorite marziano sia andata perduta, è ancora importante indagare la capacità degli zirconi di conservare una storia magnetica dalla propria cristallizzazione», afferma Vervelidou. «Abbiamo avviato uno studio usando un microscopio magnetico, noto per la sua eccezionale sensibilità. Questa ricerca contribuirà all’analisi dei campioni raccolti dal rover Perseverance di Mars 2020, sfruttando la capacità del microscopio di mappare i campi magnetici con una risoluzione spaziale di 300 μm.»
Studio del campo di dinamo lunare
La ricercatrice ha inoltre condotto studi di paleomagnetismo e magnetismo delle rocce su campioni lunari provenienti dalle missioni Apollo 16 e 17. Queste rocce, relative a un arco di tempo pari a due miliardi di anni, hanno fornito prove convincenti del magnetismo lunare. «Le analisi hanno dimostrato che i basalti dei mària di 3,7 miliardi di anni fa, raccolti da Apollo 17, sono stati magnetizzati da un campo magnetico uniforme di circa 40 μT. Inoltre, un sottocampione presentava due firme magnetiche distinte, indicative dell’origine lunare del magnetismo di queste rocce. Nel complesso, i risultati sostengono l’ipotesi che un tempo la Luna avesse un forte campo di dinamo», sottolinea Vervelidou. Lo studio ha anche scoperto che il campo magnetico lunare è diminuito significativamente nel corso del tempo, fino a raggiungere circa 5 μT entro 3,4 miliardi di anni fa (Gyr), e forse azzerandosi 1,7 Gyr fa. Alla luce di studi precedenti, secondo cui il campo magnetico lunare fu presente fino a circa 1,5 Gyr or sono, questi risultati offrono prove a sostegno di un funzionamento intermittente della dinamo lunare, o di una dinamo dall’intensità fluttuante nel tempo. «Tramite il lavoro con i basalti marini dell’Apollo 17 abbiamo cercato di identificare potenziali variazioni rapide dell’intensità del campo magnetico lunare, ma i nostri risultati non hanno fornito prove di questo tipo», spiega Vervelidou. «Per le brecce di regolite dell’Apollo 16, invece, abbiamo seguito un protocollo di laboratorio diverso, che prevedeva il riscaldamento in un’atmosfera controllata. I risultati hanno fornito la prima misurazione assoluta dell’intensità del campo di dinamo lunare di 3,4 Gyr fa.» «Le metodologie versatili applicate da PETRA possono essere usate per studiare qualsiasi corpo terrestre, offrendo preziose informazioni sulla formazione e sull’evoluzione planetaria. Aumentando la sinergia tra le misurazioni delle sonde spaziali e gli studi di laboratorio, un obiettivo a cui PETRA ha contribuito, è possibile sfruttare appieno le opportunità offerte dalle missioni in corso e da quelle che verranno condotte dall’ESA», conclude Vervelidou. Un altro risultato importante del progetto è il fumetto «The METEORITE who was TOO MAGNETIC» (il meteorite troppo magnetico), che racconta la storia geologica dei pianeti.
Parole chiave
PETRA, Marte, campo magnetico, campo di dinamo, Luna, paleomagnetico, Apollo
