Un grande impatto per Mercurio?

Mercurio ripreso dalla sonda Messenger della NASA. Crediti: NASA/Johns Hopkins Applied Physics Lab/Carnegie Institution. NASA Messenger - http://www.nasa.gov/mission_pages/messenger/main/

La Terra, Venere, Marte e alcuni asteroidi come Vesta e forse anche Lutetia, hanno una composizione condritica con enormi mantelli di silicato che circondano nuclei di ferro. Alcuni casi anomali riguardano per esempio Mercurio, con il suo abbondante ferro metallico e la Luna con il suo piccolo nucleo ferroso e alcuni asteroidi che sono ricchi in metalli. Anche se un impatto gigantesco con una proto-Terra può spiegare il piccolo nucleo ferroso della Luna, per Mercurio è problematico pensare ad un impatto gigantesco per spiegare il suo grande nucleo ricco di ferro.

L’aspetto dei pianeti più interni del Sistema Solare potrebbe essere dovuto ad un tremendo impatto avvenuto miliardi di anni fa. Questo è quanto emerge da uno studio condotto da un gruppo di astronomi dell’Arizona State University, dell’ASU e dell’Università di Berna, Svizzera.

Una potente collisione con un pianeta delle dimensioni confrontabili con quelle della Terra potrebbe, infatti, aver strappato via quasi tutto il mantello roccioso di Mercurio, il pianeta più vicino al Sole nel nostro Sistema Solare, tanto da fargli assumere le caratteristiche attuali, con un nucleo grande e ferroso. I calcoli dei ricercatori portano ad affermare che Mercurio possa aver perso circa il 60 percento della sua massa iniziale.

Prima che la sonda Messenger (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemestry, and Ranging) della NASA entrasse in orbita attorno al pianeta Mercurio nel marzo 2011, molti ricercatori avevano immaginato che un potente impatto avesse spazzato via il mantello del pianeta, ma un tale evento avrebbe dovuto impoverire Mercurio degli elementi leggeri.

Quando Messenger entrò in orbita attorno al pianeta, vennero rilevate delle abbondanze alte e insolite di elementi moderatamente volatili, come il potassio e lo zolfo. Da allora sono stati osservati anche alte concentrazioni di sodio e di cloro che non si aspettava di trovare su Mercurio. Questo ha portato a una nuova questione aperta: com’è possibile avere un pianeta ricco di elementi moderatamente volatili con un grande nucleo ricco di ferro?

La risposta potrebbe trovarsi nel tipo di impatto, o di impatti, che Mercurio ha subito poco dopo la sua formazione, circa 4,5 miliardi di anni fa. Si pensa in particolare ad impatti di grande potenza. Erik Asphaug dell’Arizona State University e Andreas Reufer, dell’ASU e dell’Università di Berna, Svizzera hanno fatto girare su computer dei modelli basati sull’idea che dovevano essere avvenute una serie di collisioni nel Sistema Solare primordiale del tipo “mordi e fuggi”. Anziché immaginare dei corpi di piccoli dimensioni, i ricercatori hanno immaginato che oggetti delle dimensioni della Terra e della Luna si siano urtati fra loro con modalità differenti, in alcuni casi con variazioni orbitali e in altri con aggregazione di detriti fino alla formazione di nuovi pianeti.

Una collisione di questo tipo potrebbe aver portato alla formazione di Mercurio, di Marte e di alcuni tra i più grandi oggetti che formano la Fascia Principale degli Asteroidi quali Vesta, Psiche e forse anche Lutetia, visitato dalla sonda Rosetta dell’Agenzia Spaziale Eruopea nel luglio 2010.

Questo modello “mordi e fuggi” suggerisce l’idea che il proiettile (o impattatore, come viene anche chiamato), che dovrebbe essere formato da elementi volatili, diventi bersaglio e subisca urti ripetuti. Le collisioni supplementari strapperebbero via materiale dal mantello.

Cosa avrebbe potuto accadere se Mercurio fosse stato il proiettile? Le simulazioni al cumputer di Asphaug e Reufer portano ad un pianeta molto simile a Mercurio ogni qualvolta si consideri il caso di un proiettile 4,5 volte più massiccio di Mercurio che urta un proto-pianeta 0,85 volte la massa dell’attuale Terra e circa 3 volte la loro velocità di fuga reciproca, con un angolo di incidenza di circa 34 gradi. Mercurio attualmente è circa 0,055 volte più massiccio della Terra.

La cosa più importante è che il modello “mordi e fuggi” assume che il proiettile e il bersaglio dovrebbero cominciare ad accrescersi anche se ciascuno di essi se ne andasse per la propria strada. I ricercatori hanno trovato che la maggior parte del materiale, soprattutto gli elementi più leggeri del mantello, ricadrebbero sul corpo bersaglio. Il proiettile finirebbe così con l’essere più ricco in metalli di quanto non lo era inizialmente ma avrebbe ancora un bel po’ di elementi volatili.

Rimangono comunque un sacco di domande senza risposta e che il modello non è in grado di rispondere. Da dove arriverebbe questo corpo più grande che ha colpito il pianeta Mercurio? E dove si troverebbe oggi? Quale sarebbe l’effetto dei riscaldamento, legato agli impatti su Mercurio, sulla composizione stessa di Mercurio?

Sono tutte domande a cui si cercherà di rispondere nel prossimo futuro.

Peplowski ha definito questo un lavoro di “scienza classica” in quanto si tratta di un caso di applicazione di nuove teorie per spiegare osservazioni che non si accordano con quelle vecchie.

Per esaminare altri scenari si dovrà andare ben al di là di alcuni modelli pre-Messenger relativi a giganteschi impatti.

L’articolo è stato pubblicato il 6 luglio su Nature Geoscience 

Fonti:

Articolo: E. Asphaug e A. Reufer, Mercury and other iron-rich planetary bodies as relics of inefficient accretion, Nature Geoscience, 2014.

Space.com – Did Huge Impact Shape Planet Mercury? http://www.space.com/26447-mercury-composition-giant-impact.htm .

Sabrina