Mercurio potrebbe contenere solo il 37% di biossido di silicio

La superficie di Mercurio potrebbe essere molto più povera di biossido di silicio, o silice (SiO₂), di quanto ritenuto finora. Un nuovo studio stima che la componente silicatica superficiale contenga circa il 37% di SiO₂ in massa, rispetto alle precedenti valutazioni del 49–60%.140

Se il dato sarà confermato, la crosta di Mercurio potrebbe raccontare la storia di rocce vulcaniche prodotte da fusioni insolitamente estese e profonde all’interno del pianeta. Esiste però una cautela importante: Mercurio si è formato in condizioni estremamente povere di ossigeno. Per questo una parte del silicio potrebbe trovarsi in forme metalliche o sotto forma di carburo, invece di essere legata all’ossigeno nel biossido di silicio.3342

Come è stata stimata la quantità di silice

Nessuna sonda è mai atterrata su Mercurio per analizzarne direttamente le rocce e nessun campione del pianeta è stato riportato sulla Terra. I ricercatori hanno quindi utilizzato un metodo indiretto basato sugli infrarossi e sulla cosiddetta caratteristica di Christiansen: un massimo dell’emissività la cui posizione varia in funzione della quantità di biossido di silicio presente nei materiali silicatici.130

Il gruppo di ricerca ha innanzitutto misurato in laboratorio piccole perle di vetro con composizioni pertinenti alle superfici planetarie. Queste misure hanno permesso di stabilire una relazione empirica tra la lunghezza d’onda della caratteristica di Christiansen e la quantità di SiO₂ nel vetro.

La calibrazione è stata poi applicata a osservazioni infrarosse ad alta risoluzione della Luna. In questo caso i ricercatori potevano confrontare la mappa ottenuta con i campioni riportati dalle missioni Apollo, Luna e Chang’e. Il confronto lunare ha fornito un test indipendente del metodo prima della sua applicazione alle osservazioni telescopiche di Mercurio.1

La stima del 37% non è dunque un’analisi chimica diretta. È più corretto interpretarla come l’equivalente approssimativo di SiO₂ silicatico dedotto dal segnale infrarosso della superficie.

Un indizio di vulcanismo ancora più estremo

Una superficie così povera di silice rafforzerebbe un quadro particolarmente intenso della storia vulcanica di Mercurio. Le sue vaste pianure lisce sono generalmente considerate il risultato di antiche eruzioni e coprono ampie porzioni del pianeta.3637

La produzione di lave con una concentrazione così bassa di SiO₂ potrebbe richiedere gradi insolitamente elevati di fusione parziale in un mantello più caldo e fuso a maggiore profondità rispetto a quanto ipotizzato dai modelli convenzionali.140

Il risultato collegherebbe quindi la superficie attuale di Mercurio a una fase iniziale di differenziazione planetaria e vulcanismo particolarmente violenta. Non permette però di stabilire un’unica temperatura del mantello, una profondità precisa di fusione o un solo percorso geologico: queste conclusioni dipendono da quanto i vetri silicatici prodotti in laboratorio rappresentino davvero la composizione chimicamente insolita di Mercurio.

L’ipotesi alternativa: il silicio potrebbe non essere tutto SiO₂

Mercurio è uno dei pianeti terrestri più ridotti dal punto di vista chimico conosciuti. Le misure hanno rilevato quantità elevate di zolfo e relativamente basse di ferro e ossigeno, caratteristiche compatibili con una formazione in condizioni di scarsità di ossigeno.334244

In un ambiente simile, non tutto il silicio deve necessariamente essere legato all’ossigeno. Una parte potrebbe trovarsi in forme ridotte, come silicio metallico o carburo di silicio. Queste fasi potrebbero modificare il segnale infrarosso in modo simile a quello prodotto da una superficie silicatica insolitamente povera di SiO₂.40

Per questo il numero del 37% va interpretato con attenzione. Lo studio non dimostra che solo il 37% di tutto il materiale contenente silicio su Mercurio sia biossido di silicio. Indica piuttosto una bassa quantità equivalente di SiO₂ nella componente silicatica superficiale, sulla base delle ipotesi usate per la calibrazione.

Come BepiColombo potrà verificare la stima

La missione BepiColombo, realizzata congiuntamente dall’Agenzia spaziale europea (ESA) e dall’agenzia spaziale giapponese JAXA, si avvicina alla fase che potrebbe chiarire questa incertezza. Il suo modulo di trasferimento verso Mercurio dovrebbe separarsi il 3 settembre 2026, mentre la sequenza di inserimento in orbita è prevista a partire dal 21 novembre 2026.1724 L’inizio delle operazioni scientifiche complete è programmato per aprile 2027.26

A bordo dell’orbiter europeo MPO, lo strumento MERTIS osserverà Mercurio nelle lunghezze d’onda dell’infrarosso termico, compresa la regione in cui si trova la caratteristica di Christiansen.30 A differenza delle osservazioni precedenti, integrate sull’intero disco del pianeta, MERTIS dovrebbe collegare le misure infrarosse a singole regioni e unità geologiche.

Le sue osservazioni potranno chiarire:

• se la bassa quantità stimata di SiO₂ è rappresentativa dell’intera superficie di Mercurio;
• se varia tra pianure vulcaniche, terreni craterizzati e altre unità geologiche;
• se la distribuzione regionale favorisce l’ipotesi di fusioni del mantello insolitamente profonde;
• se, insieme alle misure elementari e mineralogiche degli altri strumenti, emergono indicazioni della presenza di silicio in fasi metalliche o sotto forma di carburo.

Fino alla disponibilità di questi dati, la conclusione più solida resta prudente ma significativa: la superficie vulcanica di Mercurio potrebbe essere molto meno ricca di silice di quanto si pensasse. A spiegarlo potrebbe essere un mantello eccezionalmente caldo e ampiamente fuso, una chimica ancora più ridotta del previsto, oppure una combinazione dei due fenomeni.