La grafite su Mercurio potrebbe aver condizionato per miliardi di anni l’evoluzione geologica del pianeta, facilitando il movimento delle grandi faglie prodotte dalla progressiva contrazione della sua crosta. Un nuovo studio pubblicato su Nature Communications indica nella grafite un elemento in grado di ridurre l’attrito lungo le faglie mercuriane, offrendo una possibile spiegazione alla loro estensione e suggerendo che il pianeta possa essersi contratto più di quanto stimato finora.
La ricerca, intitolata Graphite lubricates Mercury’s global contraction, è stata condotta da ricercatori dell’Università di Padova, dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF-OAPD) e dell’Università di Milano-Bicocca. Il lavoro combina l’analisi della topografia di Mercurio con esperimenti di attrito effettuati in laboratorio su rocce analoghe a quelle della sua crosta.
Il punto centrale riguarda uno dei processi che hanno maggiormente segnato l’evoluzione del pianeta. Mercurio si raffredda e si contrae da miliardi di anni. La diminuzione del volume interno sottopone la crosta a deformazioni che sulla superficie sono riconoscibili attraverso le cosiddette lobate scarps: grandi rilievi associati a faglie, lunghi anche centinaia di chilometri e capaci di raggiungere 2.000 metri di altezza.
Lo studio introduce però un elemento ulteriore per spiegare come sistemi di faglie di queste dimensioni abbiano potuto svilupparsi: sottili livelli ricchi di grafite avrebbero ridotto l’attrito, favorendo lo scorrimento delle rocce durante la contrazione globale del pianeta.
La grafite su Mercurio come elemento chiave della tettonica del pianeta
La presenza di grafite non sarebbe quindi soltanto una caratteristica mineralogica della crosta mercuriana. Secondo i risultati della ricerca, materiale risalente alle prime fasi della storia di Mercurio avrebbe continuato a influenzarne l’evoluzione tettonica su scale temporali planetarie.
«I risultati suggeriscono che, senza la grafite, alcuni degli imponenti sistemi di faglie osservati oggi su Mercurio non potrebbero esistere nella forma in cui li vediamo. Più in generale, essi mostrano come i primi istanti della formazione di un pianeta possano determinare la forma della sua superficie miliardi di anni dopo», spiega Natalia A. Vergara Sassarini, afferente all’Università di Padova all’avvio della ricerca e ora all’INAF-OAPD, in un lavoro coordinato da Matteo Massironi dell’Ateneo patavino.
È proprio il collegamento tra composizione della crosta e comportamento meccanico delle faglie a rappresentare uno degli aspetti scientificamente più rilevanti dello studio. Gli esperimenti condotti all’Università di Padova hanno permesso ai ricercatori di verificare il comportamento all’attrito di materiali analoghi a quelli presenti sul pianeta.
«Abbiamo dimostrato che sistemi di faglie di grandi dimensioni possono essere controllati da sottili film di grafite che possono condizionare la deformazione crostale dell’intero pianeta, rendendo Mercurio un mondo unico nel Sistema solare», osserva Telemaco Tesei, del dipartimento di Geoscienze dell’Università di Padova, responsabile delle sperimentazioni meccaniche della ricerca.
Il meccanismo assume particolare rilievo perché su Mercurio non sono disponibili le stesse condizioni che possono indebolire le faglie terrestri. Sulla Terra, infatti, la presenza di fluidi può ridurre la resistenza lungo le superfici di faglia e facilitarne il movimento. Sul pianeta più vicino al Sole, la ricerca ha dovuto quindi individuare un processo alternativo.
«Le faglie terrestri sono spesso “lubrificate” dalla presenza di fluidi che ne facilitano il movimento», spiega Andrea Bistacchi, del dipartimento di Scienze dell’Ambiente e della Terra dell’Università di Milano-Bicocca e coautore dello studio. «Ma fluidi come quelli presenti sulla Terra non sono disponibili su Mercurio per la sua estrema vicinanza al Sole e la sua ridotta gravità. Per questo è stato necessario scoprire un meccanismo alternativo per spiegare la debolezza delle faglie mercuriali».
Le conseguenze riguardano anche la ricostruzione quantitativa dell’evoluzione del pianeta. Se la grafite ha effettivamente consentito alle faglie di accomodare deformazioni maggiori di quelle considerate nei modelli precedenti, Mercurio potrebbe essersi contratto in misura superiore alle stime finora formulate. La geometria osservabile delle strutture superficiali diventerebbe così il risultato non soltanto del raffreddamento dell’interno planetario, ma anche delle proprietà meccaniche dei materiali presenti nella crosta.
BepiColombo potrà mettere alla prova il nuovo scenario geologico
Il risultato arriva mentre l’esplorazione di Mercurio si prepara a entrare in una nuova fase osservativa. La missione BepiColombo, realizzata da ESA e JAXA, entrerà in orbita attorno a Mercurio il 21 novembre 2026, dopo la separazione del Mercury Transfer Module avvenuta con successo il 3 settembre. La missione è destinata a fornire nuovi dati sulla superficie e sulla composizione del pianeta, offrendo la possibilità di verificare più direttamente alcune delle implicazioni della ricerca.
Un ruolo specifico sarà affidato a SIMBIO-SYS, suite di strumenti progettata per studiare la geologia, la morfologia e la composizione della superficie mercuriana. La possibilità di ricostruire tridimensionalmente le grandi strutture tettoniche e di esaminarne contemporaneamente le caratteristiche mineralogiche potrebbe consentire di cercare una relazione tra geometria delle faglie e presenza di grafite.
«A pochi mesi dall’inserzione in orbita di Mercurio della sonda Bepi Colombo di ESA/JAXA, prevista per il prossimo novembre, questa scoperta pone le basi per ricerche mirate a verificare nel dettaglio le geometrie di queste enormi faglie e la presenza di grafite in loro prossimità», afferma Matteo Massironi, del dipartimento di Geoscienze dell’Università di Padova, coautore dello studio e Project Scientist di SIMBIO-SYS.
Secondo Massironi, lo strumento potrà ricostruire questi rilievi in tre dimensioni, osservare la superficie con grande dettaglio e analizzarne contemporaneamente la composizione mineralogica.
Il passaggio dalle evidenze sperimentali alle osservazioni ravvicinate rappresenta quindi il punto decisivo. Lo studio propone un meccanismo capace di collegare la composizione primordiale della crosta alla tettonica osservata miliardi di anni dopo; BepiColombo potrà fornire nuovi elementi per verificare quanto questa relazione sia effettivamente impressa nella superficie di Mercurio.
La questione va oltre la ricostruzione della storia di un singolo pianeta. Se le proprietà di sottili livelli mineralogici possono condizionare sistemi tettonici su scala globale, la composizione acquisita nelle prime fasi di formazione diventa una variabile fondamentale per interpretare l’evoluzione meccanica dei corpi planetari. Nel caso di Mercurio, la grafite potrebbe rappresentare proprio il collegamento rimasto finora nascosto tra le condizioni iniziali del pianeta e le gigantesche faglie che ne segnano ancora oggi la superficie.
Michelangelo Moles laureato magistrale in Corporate Communication e Media è specializzato nei temi della space economy e della blue economy, con particolare attenzione agli aspetti legati all’innovazione, alla comunicazione strategica e alla divulgazione dei nuovi modelli economici connessi al mare e allo spazio.
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