La tridimite è una forma di quarzo che si forma ad alta temperatura e bassa pressione, estremamente rara sul nostro pianeta. Si tratta di un biossido di silicio che sulla Terra si forma per sublimazione di alcune rocce vulcaniche recenti a pressioni medio-basse (fino a ~0.4 GPa) e temperature elevate comprese tra gli 870 °C ed i 1470 °C, con un processo molto lento. Anche se può essere facilmente ricreata in laboratorio, è metastabile (cioè è in equilibrio molto precario) alle condizioni ambientali terrestri e marziane per pressioni e temperature ordinarie. Su Marte, era stata trovata dal rover della NASA Curiosity nel 2016 analizzando il campione dell'affioramento ricco di silice "Buckskin" (pelle di daino), situato all'interno della formazione Murray nella zona di Marias Pass. E non è stato immediatamente chiaro come un concentrato di questo minerale sia finito nel cratere Gale perché il processo di formazione della tridimite stona completamente con il luogo del ritrovamento, che è costituito praticamente fango indurito. Spesso in alcuni punti anche 200 metri, è considerato il fondale di quello che una volta doveva essere un grande lago marziano. Inoltre, sul nostro pianeta è generalmente associata al vulcanismo silicico, cioè ad un vulcanesimo esplosivo che crea magmi viscosi ricchi di silice (acidi) in contrapposizione ad un vulcanesimo più moderato contraddistinto da abbondanti colate laviche basaltiche, che è quello che avrebbe caratterizzato il passato di Marte. Il primo, invece, non è mai stato ritenuto un fenomeno importante, o addirittura presente, nella storia del pianeta.

"La scoperta della tridimite nel fango indurito del cratere Gale è una delle osservazioni più sorprendenti che il rover Curiosity ha fatto in 10 anni di esplorazione di Marte", ha affermato Kirsten Siebach della Rice, coautrice di uno studio pubblicato online su Earth and Planetary Science Lettere. "La tridimite è solitamente associata a sistemi vulcanici esplosivi ed evoluti che formano quarzo sulla Terra, ma l'abbiamo trovata sul fondo di un antico lago su Marte, dove la maggior parte dei vulcani sono molto primitivi". Siebach, assistente professore presso il Dipartimento di Scienze della Terra, Ambientali e Planetarie della Rice e specialista di missione nel team Curiosity della NASA, hanno iniziato a rivalutare con i suoi colleghi, i dati di ogni ritrovamento segnalato di tridimite sulla Terra. Il team ha anche esaminato i materiali vulcanici dai modelli del vulcanismo di Marte e ha rivalutato le prove sedimentarie dal lago Gale per trovare uno scenario che potesse includere e rispondere a tutte le prove.


Nuova ipotesi

Secondo gli autori, il magma marziano è rimasto più a lungo del solito in una camera magmatica sotto a un vulcano, subendo un processo di raffreddamento parziale chiamato cristallizzazione frazionata fino a quando non è stato disponibile silicio extra. In una massiccia eruzione, il vulcano ha vomitato cenere contenente il silicio extra sotto forma di tridimite nel lago del cratere Gale e nei fiumi circostanti. L'acqua ha contribuito a scomporre la cenere attraverso i processi naturali degli agenti atmosferici chimici e l'acqua ha anche aiutato a selezionare i minerali prodotti dagli agenti atmosferici.

Lo scenario avrebbe concentrato la tridimite, producendo minerali coerenti con il ritrovamento del 2016. Spiegherebbe anche altre prove geochimiche trovate da Curiosity nel campione, inclusi silicati opalini e ridotte concentrazioni di ossido di alluminio.

"In realtà è una semplice evoluzione di altre rocce vulcaniche che abbiamo trovato nel cratere", ha detto Siebach. "Sosteniamo che, poiché abbiamo visto questo minerale solo una volta ed era altamente concentrato in un singolo strato, l'eruzione è probabilmente avvenuta nello stesso momento in cui lì c'era il lago. Sebbene il campione specifico che abbiamo analizzato non fosse esclusivamente cenere vulcanica, era cenere che è stata alterata e smistata dall'acqua".
Se un'eruzione vulcanica, come quella ipotizzata in questo studio, si fosse verificata quando il cratere Gale conteneva un lago, vorrebbe dire che c'era un vulcanismo esplosivo sul Pianeta Rosso più di 3 miliardi di anni fa, mentre il clima si stava trasformando da quello più caldo e umido a quello arido di oggi.

"Ci sono ampie prove di eruzioni vulcaniche basaltiche su Marte, ma questa è una chimica più evoluta", ha detto. "Questo lavoro suggerisce che Marte potrebbe avere una storia vulcanica più complessa e intrigante di quanto avremmo immaginato prima di Curiosity".