Indagine magnetica terrestre su Marte dal rover Zhurong

Aug 08, 2023

Nature Astronomy (2023) Cita questo articolo

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Il campo magnetico di Marte è stato misurato su larga scala da veicoli spaziali in orbita e su scala molto piccola tramite meteoriti marziani. Qui riportiamo un'indagine magnetica del suolo su scale da metro a chilometro. Il rover Zhurong ha effettuato misurazioni vettoriali in 16 siti lungo un percorso di 1.089 m nel bacino dell'Utopia su Marte. Ha registrato un campo magnetico estremamente debole, con un'intensità media inferiore a quella dedotta dall'orbita, in contrasto con il grande campo magnetico di Elysium Planitia misurato da InSight. Una misurazione effettuata su un veicolo spaziale campiona un'area con un raggio paragonabile alla sua altitudine, mentre una misurazione a terra campiona un'area con un raggio paragonabile alla profondità del corpo magnetizzato. Il debole campo magnetico misurato da Zhurong non indica anomalie di magnetizzazione per una profondità di molti chilometri intorno e sotto la traversa del rover. Suggeriamo due possibili spiegazioni per il debole campo magnetico: l’intero bacino dell’Utopia potrebbe essere rimasto non magnetizzato sin dalla sua formazione circa 4 miliardi di anni fa o che il cratere fantasma di 5 km di raggio dove sbarcò Zhurong potrebbe essere stato smagnetizzato dall’impatto.

Le misurazioni dei campi magnetici crostali dei pianeti terrestri forniscono informazioni cruciali sulla storia della loro dinamo centrale e sull’evoluzione termica interna. A differenza della Terra, oggi si scopre che Marte non ha un campo magnetico globale, ma una magnetizzazione crostale eterogenea e localmente forte, che indica l'esistenza di un'antica dinamo1. Le indagini magnetiche sondano il magnetismo crostale su scale di lunghezza paragonabili alla distanza, o altitudine, dalla sorgente2. La sonda spaziale Mars Global Surveyor ha mappato il campo magnetico di Marte a livello globale a 185 km (solo magnitudo)3 e 400 km (campo vettoriale), anche se localmente fino a 90 km (rif. 4) mostrando campi magnetici fino a 1.500 nT. La navicella spaziale Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN) ha esteso la mappatura del campo magnetico vettoriale globale fino a 150 km (rif. 5,6). All'altra estremità dello spettro, le analisi paleomagnetiche di campioni di un meteorite marziano (ALH84001) hanno rivelato prove dell'antico campo magnetico su scale di lunghezza molto piccole (~ 1 mm), supportando il funzionamento di una delle prime dinamo marziane prima di 4,1 Ga o forse 3,9 Ga (rif. 7). Tuttavia, l’origine della magnetizzazione crostale marziana, la storia e le caratteristiche dell’antica dinamo rimangono argomenti di vivo interesse. Molte delle questioni chiave in sospeso richiedono nuovi set di dati regionali ad alta risoluzione come le misurazioni del campo magnetico locale8. Il magnetometro fluxgate (IFG) della NASA InSight ha misurato il campo magnetico a livello del suolo in un singolo sito di atterraggio9. L'intensità magnetica superficiale (~2.000 nT) misurata dall'IFG è molto elevata rispetto allo standard di un campo crostale terrestre (tipicamente <200 nT)10 ma può essere spiegata da variazioni naturali nella mineralogia di Marte e/o nella spessa litosfera. Le indagini regionali su scala metro per chilometro sono particolarmente critiche per studiare le caratteristiche delle mineralogie magnetiche del sottosuolo e delle strutture geologiche. Ciò può, a sua volta, limitare i tempi e l’evoluzione della dinamo marziana8. Ciò che finora è mancato sono le misurazioni magnetiche su scala di lunghezza più utili ai geologi e ai cercatori geofisici, cioè il rilievo del terreno su scala chilometrica.

Il rover Zhurong è atterrato nel bacino meridionale dell'Utopia (Fig. 1) il 15 maggio 2021 e ha effettuato un'indagine magnetica nei 3 mesi successivi all'atterraggio. Il carico utile scientifico del Mars Rover Magnetometer (RoMAG)11 a bordo del rover Zhurong è costituito da due magnetometri fluxgate triassiali identici (Fig. 2a) con una gamma dinamica di ±65.000 nT, un livello di rumore a 0,01 nT/√Hz a 1 Hz. Uno è montato sull'albero e l'altro all'intersezione tra l'albero e il ponte del rover. Il fluxgate superiore può ruotare attorno ad un asse verticale. Il campo magnetico orizzontale associato al rover viene rimosso ruotando il fluxgate superiore mantenendo fisso quello inferiore e ripetendo il processo con il rover puntato in direzioni diverse. È bene notare, però, che non è possibile calibrare la componente verticale in questo modo, quindi in questo articolo verranno trattate solo le componenti orizzontali.