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Due nuove mappe geochimiche per Mercurio

A sinistra: mappa magnesio / silicio; a destra: mappa di assorbimento dei neutroni a bassa energia
A sinistra: mappa magnesio / silicio; a destra: mappa di assorbimento dei neutroni a bassa energia

Due documenti pubblicati dal team della sonda della NASA MESSENGER svelano nuovi dettagli su scala globale sulla composizione della superficie di Mercurio. Le mappe mostrano la presenza di terrane, ossia zone con composizione diversa dall'ambiente circostante, che forniranno importanti indizi sulla formazione del pianeta.

Da quando MESSENGER è giunta in orbita intorno a Mercurio a marzo 2011, lo X-Ray Spectrometer (XRS) ed il Gamma-Ray Spectrometer (GRS) hanno fornito dati sulla concentrazione di potassio, torio, uranio, sodio, cloro e silicio, nonché rapporti relativi al silicio rispetto al magnesio, alluminio, zolfo, calcio e ferro. Tuttavia, le mappe geochimiche ottenute finora erano limitate ad un solo emisfero ed avevano una scarsa risoluzione spaziale. Il nuovo studio, invece, pubblicato questo settimana sulla rivista Earth and Planetary Science Letters, ha ottenuto risultati migliori sfruttando una nuova metodologia.

Evidence for geochemical terranes on Mercury: Global mapping of major elements with MESSENGER's X-Ray Spectrometer [abstract]

We have mapped the major-element composition of Mercury's surface from orbital MESSENGER X-Ray Spectrometer measurements. These maps constitute the first global-scale survey of the surface composition of a Solar System body conducted with the technique of planetary X-ray fluorescence. Full maps of Mg and Al, together with partial maps of S, Ca, and Fe, each relative to Si, reveal highly variable compositions (e.g., Mg/Si and Al/Si range over 0.1–0.8 and 0.1–0.4, respectively). The geochemical variations that we observe are consistent with those inferred from other MESSENGER geochemical remote sensing datasets, but they do not correlate well with units mapped previously from spectral reflectance or morphology. Location-dependent, rather than temporally evolving, partial melt sources were likely the major influence on the compositions of the magmas that produced different geochemical terranes. A large (>5×106 km2>5×106 km2) region with the highest Mg/Si, Ca/Si, and S/Si ratios, as well as relatively thin crust, may be the site of an ancient and heavily degraded impact basin. The distinctive geochemical signature of this region could be the consequence of high-degree partial melting of a reservoir in a vertically heterogeneous mantle that was sampled primarily as a result of the impact event.

Quelle ottenute sono le prime mappe geochimiche globali di Mercurio acquisite tramite la tecnica della fluorescenza a raggi X, grazie alla quale i raggi X emessi dall'atmosfera del Sole consentono di esaminare la composizione della superficie del pianeta.

Le mappe globali di magnesio ed alluminio sono state abbinate alle informazioni meno complete sui rapporti di abbondanza zolfo / silicio, calcio / silicio e ferro / silicio, così come ad altri dati MESSENGER.

Il complesso geochimico più evidente individuato è una grande caratteristica che copre più di 5 milioni di chilometri quadrati. Presenta i rapporti più alti osservati in magnesio / silicio, zolfo / silicio e calcio / silicio, così come il rapporto alluminio / silicio più basso sulla superficie del pianeta.
Gli autori suggeriscono che questa "regione ad alto magnesio" potrebbe essere un antico bacino da impatto e quindi la sua firma chimica distintiva rifletterebbe in gran parte la composizione del matello, esposto durante la collisione.

Un secondo documento, pubblicato sulla rivista Icarus, mostra le prime mappe dell'assorbimento dei neutroni a bassa energia per tutta la superficie del pianeta.

Geochemical terranes of Mercury’s northern hemisphere as revealed by MESSENGER neutron measurements [abstract]

The first map of variations in the abundances of thermal-neutron-absorbing elements across Mercury’s surface has been derived from measurements made with the anti-coincidence shield on MESSENGER’s Gamma-Ray Spectrometer (GRS). The results, which are limited to Mercury’s northern hemisphere, permit the identification of four major geochemical terranes at the 1000-km horizontal scale. The chemical properties of these regions are characterized from knowledge of neutron production physics coupled with elemental abundance measurements acquired by MESSENGER’s X-Ray Spectrometer (XRS) and GRS. The results indicate that the smooth plains interior to the Caloris basin have an elemental composition that is distinct from other volcanic plains units, suggesting that the parental magmas were partial melts from a chemically distinct portion of Mercury’s mantle. Mercury’s high-magnesium region, first recognized from XRS measurements, also contains high concentrations of unidentified neutron-absorbing elements. At latitudes north of ∼65° N, there is a region of high neutron absorption that corresponds closely to areas known to be enhanced in the moderately volatile lithophile elements Na, K, and Cl, and which has distinctly low Mg/Si ratios. The boundaries of this terrane differ from those of the northern volcanic plains, which constitute the largest geological unit in this region.

Secondo Patrick Peplowski della Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, autore principale dello studio, i risultati indicano che le lisce pianure interne al bacino Caloris, un grande cratere da impatto ben conservato, hanno una composizione elementare distinta dalle altre pianure vulcaniche di quella unità, suggerendo che i magmi iniziali erano solo parzialmente fusi.
La "regione ad alto magnesio", indentificata anche nello studio precedente, invece, presenta elevate concentrazioni di elementi, non identificati, di assorbimento dei neutroni.

"Dati MESSENGER precedenti hanno dimostrato che superficie di Mercurio è stata diffusamente modellata dall'attività vulcanica", ha spiegato Peplowski. "I magmi eruttati tempo fa provenivano dalla fusione parziale del mantello di Mercurio. Le differenze nella composizione che stiamo osservando tra terrane geochimiche indicano che il pianeta ha un manto chimicamente eterogeneo".

"Le terrane che osserviamo non erano state precedentemente individuate sulla base della riflettanza spettrale o della cartografia geologica", ha aggiunto Shoshana Weider, geologo planetario e Visiting Scientist presso il Carnegie Institution.

"La crosta che vediamo su Mercurio si è in gran parte formata più di tre miliardi di anni fa", ha detto Larry Nittler, Vice Principal Investigator della missione e co-autore di entrambi oi documenti. "La notevole variabilità chimica rivelata da MESSENGER vincolerà gli sforzi futuri per studiare e comprendere la composizione della massa di Mercurio e gli antichi processi geologici che hanno modellato il mantello del pianeta e la crosta".

Press release:
- http://messenger.jhuapl.edu/news_room/details.php?id=273

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Elisabetta Bonora

Sono una image processor e science blogger appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro.
Dal 2009 elaboro le immagini raw delle missioni spaziali insieme a Marco Faccin ed ho creato questo blog ad agosto 2012, in occasione dello sbarco del rover Curiosity su Marte.
Per lavoro mi occupo di digital advertising, web e video analytics presso Shiny (SV – Italia) ma passo la maggior parte del tempo libero su questo sito e tra i cataloghi delle foto scattate dalle sonde e dai rover inviati nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

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