Quale è l’origine della vasta pianura di Isisdis su Marte?

Abbiamo modellato gli effetti di un impatto occorso 4 miliardi di anni fa e prodotto da un corpo di 50 km di diametro che ha dato origine alla pianura di Isidis, su Marte.

photo source:  NASA/USGS     ESA/DLR/FU Berlin (G.Neukum) Google Earth-Mars OptionP-2 (a) Topography of the Isidis Planitia region from MOLA data. (b) Shaded map of the free-air anomaly data obtained from the Mars Gravity Model. Black dashed lines indicate location of the profiles used for admittance modeling. (c) Topography and (d) free-air gravity as observed across the central profile.

La caratterizzazione di un cratere d’impatto richiede la comprensione del fenomeno dell’impatto che tenga conto delle proprietà dei materiali coinvolti. Le dimensioni e l’energia del proiettile controllano la larghezza e la profondità del cratere. La formazione di “mascon” (concentrazioni di massa) che producono anomalie gravitazionali positive è legata al cratere d’impatto. Uno dei più grandi mascon si trova nella pianura di Isidis, su Marte.

Utilizzando il codice agli elementi finiti iSALE hydrocode, abbiamo modellato l’impatto che ha originato il bacino di Isidis, su Marte. Abbiamo studiato l’evoluzione dei materiali colpiti e fusi nell’impatto. Abbiamo ottenuto la struttura della litosfera, un input per il nostro modello, attraverso un modello flessurale di carico dal basso vincolato alla stima dell’admittanza, che abbiamo stimato nel dominio spettrale dalla gravità e la topografia, misurate con tecniche di telerilevamento.

I modelli flessurali permettono di ottenere lo spessore elastico e crostale, il gradiente termico e il flusso di calore assumendo che  la firma gravitazionale osservata che rappresenta il mascon sia collegata all’impatto e alla sua evoluzione, e il raggiungimento dello stato attuale sia stato influenzato dall’evoluzione termica e flessurale della litosfera.

Abbiamo ottenuto il nostro miglior modello di admittanza con una crosta di 10 km, formatasi probabilmente dal raffreddamento del materiale fuso dopo l’impatto, e uno spessore elastico di 36 km.

Risultati

Il nostro modello d’impatto ha rivelato come un proiettile di 50 km di diametro possa aver formato il bacino di Isidis, su Marte, producendo uno scavo nella crosta, un inspessimento e firme topografiche compatibili con l’attuale mascon. Secondo il nostro modello, l’evoluzione del materiale fuso nell’impatto è stata caratterizzato da un aggiustamento isostatico controllato dalla viscosità e dalla resistenza della crosta e del mantello coinvolti nella deformazione. Il materiale superficiale fuso si è formato con temperature superiori a 1500 °K ed è osservato solo al di sotto dell’area coperta dal massimo dell’anomalia free-air. La geometria prodotta dal nostro modello d’impatto è compatibile con il raggio del bacino di Isidis. Il gradiente termico ottenuto e il flusso di calore sono in accordo con un impatto avvenuto durante il primo Noachiano (4 miliardi di anni), e con l’intensa attività vulcanica che ne è seguita.

Per saperne di più

Mancinelli P, Mondini AC, Pauselli C, Federico C. 2015. Impact and admittance modeling of the Isidis Mars. ...

Mancinelli P, Mondini AC, Pauselli C, Federico C. 2015. Impact and admittance modeling of the Isidis Planitia, Mars. Planetary and Space Science. DOI: 10.1016/j.pss.2015.04.019.