Anche su altri pianeti scorrono i fiumi: su Marte, dove solchi asciutti e crateri sono tutto cio’ che resta di antichi fiumi e laghi, e su Titano, la luna piu’ grande di Saturno, dove ancora oggi scorrono fiumi di metano liquido. Ora, una nuova tecnica sviluppata dai geologi del Mit consente per la prima volta agli scienziati di vedere quanto intensamente scorrevano i fiumi su Marte e come scorrono attualmente su Titano. Il metodo utilizza osservazioni satellitari per stimare la velocita’ con cui i fiumi spostano fluidi e sedimenti a valle.
Applicando la loro nuova tecnica, il team del Mit ha calcolato la velocita’ e la profondita’ dei fiumi in alcune regioni di Marte piu’ di un miliardo di anni fa. Hanno anche fatto stime simili per i fiumi attualmente attivi su Titano, anche se la spessa atmosfera della luna e la distanza dalla Terra rendono piu’ difficile l’esplorazione, con molte meno immagini disponibili della sua superficie rispetto a quelle di Marte.
“La cosa eccitante di Titano e’ che e’ attivo. Con questa tecnica, abbiamo un metodo per fare previsioni reali per un luogo in cui non avremo piu’ dati per molto tempo – afferma Taylor Perron, professore di Cecil e Ida Green presso il Dipartimento di Scienze della Terra, dell’atmosfera e dei pianeti del Mit (Eap) – e su Marte, ci da’ una macchina del tempo, per prendere i fiumi che ora sono morti e avere un’idea di com’erano quando scorrevano attivamente”.
Perron e i suoi colleghi hanno pubblicato oggi i loro risultati negli Atti della National Academy of Sciences. Lo studio e’ nato dalla perplessita’ dei ricercatori riguarso ai fiumi di Titano. Le immagini scattate dalla sonda Cassini della Nasa hanno mostrato una curiosa mancanza di delta a forma di ventaglio alla foce della maggior parte dei fiumi lunari, contrariamente a molti fiumi sulla Terra. Potrebbe essere che i fiumi di Titano non trasportino abbastanza flusso o sedimenti per costruire delta?
Il gruppo si e’ basato sul lavoro del coautore Gary Parker, che negli anni 2000 ha sviluppato una serie di equazioni matematiche per descrivere il flusso dei fiumi sulla Terra. Parker aveva studiato le misurazioni dei fiumi prese direttamente sul campo da altri. Da questi dati ha scoperto che c’erano alcune relazioni universali tra le dimensioni fisiche di un fiume – la sua larghezza, profondita’ e pendenza – e la velocita’ con cui scorreva.
Ha elaborato equazioni per descrivere matematicamente queste relazioni, tenendo conto di altre variabili come il campo gravitazionale che agisce sul fiume e la dimensione e la densita’ del sedimento che viene spinto lungo il letto di un fiume. “Cio’ significa che i fiumi con gravita’ e materiali diversi dovrebbero seguire relazioni simili – afferma Perron – cio’ ha aperto la possibilita’ di applicarlo anche ad altri pianeti”.
Sulla Terra, i geologi possono effettuare misurazioni sul campo della larghezza, della pendenza e della dimensione media dei sedimenti di un fiume, che possono essere inserite nelle equazioni di Parker per prevedere con precisione la portata di un fiume o la quantita’ di acqua e sedimenti che puo’ spostarsi a valle. Ma per i fiumi su altri pianeti, le misurazioni sono piu’ limitate e si basano in gran parte su immagini e misurazioni di elevazione raccolte da satelliti remoti.
Per Marte, piu’ orbiter hanno scattato immagini ad alta risoluzione del pianeta. Per Titano, le visualizzazioni sono poche e lontane tra loro. Birch si era reso conto che qualsiasi stima del flusso fluviale su Marte o su Titano avrebbe dovuto basarsi sulle poche caratteristiche che possono essere misurate da immagini e topografia remote, vale a dire la larghezza e la pendenza di un fiume. Con alcuni ritocchi algebrici, ha adattato le equazioni di Parker in modo che funzionassero solo con input di larghezza e pendenza.
Ha quindi raccolto i dati di 491 fiumi sulla Terra, ha testato le equazioni modificate su questi fiumi e ha scoperto che le previsioni basate esclusivamente sulla larghezza e sulla pendenza di ciascun fiume erano accurate. Quindi, ha applicato le equazioni a Marte, e in particolare agli antichi fiumi che confluiscono nei crateri Gale e Jezero, che si pensa siano stati entrambi laghi pieni d’acqua miliardi di anni fa.
Per prevedere la portata di ciascun fiume, ha inserito le equazioni della gravita’ di Marte e le stime della larghezza e della pendenza di ciascun fiume, basate su immagini e misurazioni dell’elevazione effettuate dai satelliti in orbita. Dalle loro previsioni sulla portata, il team ha scoperto che i fiumi probabilmente scorrevano per almeno 100mila anni al Gale Crater e almeno un milione di anni al Jezero Crater, abbastanza a lungo da aver probabilmente sostenuto la vita.
Sono stati anche in grado di confrontare le loro previsioni sulla dimensione media dei sedimenti sul letto di ciascun fiume con le misurazioni effettive sul campo dei grani marziani vicino a ciascun fiume, prese dai rover Curiosity e Perseverance della Nasa. Queste poche misurazioni sul campo hanno permesso al team di verificare che le loro equazioni, applicate su Marte, fossero accurate.
