Marte

Lisa Andolfi

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Marte, detto anche il Pianeta rosso per via del suo colore caratteristico dovuto alle grandi quantità di ossido di ferro, è il quarto pianeta del sistema solare e l’ultimo pianeta di tipo terrestre.

Il pianeta presenta temperature molto basse (tra -140° e 20°) e un’atmosfera rarefatta, l’inclinazione dell’asse di rotazione e la durata del giorno sono simili a quelle terrestri.

La superficie di Marte presenta formazioni vulcaniche, valli, calotte polari, deserti sabbiosi e formazioni geologiche che fanno pensare alla presenza di un’idrosfera, in passato.

Marte è l’unico pianetta roccioso del sistema solare interno ad avere un sistema di satelliti, infatti possiede due satelliti naturali di piccole dimensioni e dalla forma irregolare, Phobos e Deimos, probabilmente entrambi i corpi sono asteroidi catturati dalla gravità marziana. Marte ha anche alcuni asteroidi troiani (cioè un asteroide che condivide la stessa orbita di un pianeta maggiore o di un altro satellite, ma non collide con gli stessi), tra cui 5261 Eureka.

Deimos (sinistra) e Phobos (destra), fotografati dal rover Spirit, dalla superficie di Marte.

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Marte ad occhio nudo appare di un marcato colore giallo, arancione o rossastro e grazie alla sua luminosità relativa è, dopo Venere, il pianeta più facilmente individuabile dalla Terra.

Tra i primi a descrivere l’osservazione di Marte si ricorda Aristotele, che notò anche il passaggio del pianeta dietro la Luna, ottenendo così una prova empirica della concezione di universo geocentrico.

Il 13 ottobre 1590, l’astronomo e matematico tedesco Michael Mästlin osserva l’unica occultazione (eclisse di un corpo celeste prodotta dal passaggio di un qualsiasi altro corpo tra esso e l’osservatore)documentata di Marte da Venere, presso Heidelberg.

Nel 1609 Galileo Galilei fu il primo ad osservare Marte con un telescopio.

 Il 5 settembre 1877 si verificò un'opposizione perielica e in quell'anno L’astronomo italiano Giovanni Schiapparelli, in quel momento a Milano, utilizzò un telescopio di 22 centimetri per formulare la prima mappa dettagliata di Marte, la cui nomenclatura è tutt’oggi quella ufficiale.

Schiapparelli attribuì ai dettagli principali del pianeta rosso i nomi della geografia dell'antico Mediterraneo.

Le mappe di Schiapparelli furono arricchite da nuovi dettagli e soprattutto alcuni, denominati “canali” per la loro apparenza rettilinea, catturarono l’attenzione degli astronomi di tutto il mondo.

Giovanni Virginio Schiaparelli (Savigliano, 14 marzo 1835 – Milano, 4 luglio 1910) è stato un astronomo e storico della scienza italiano.Fu inoltre senatore del Regno d'Italia, membro dell'Accademia dei Lincei, dell'Accademia delle Scienze di Torino e del Regio Istituto Lombardo.

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ParcivalLowell

  L'americano Percival Lowell influenzato dall’idea della presenza di canali irrigui artificiali su Marte, fondò un osservatorio astronomico, il Lowell Observatory, dotato di un telescopio di 300 e 450 mm che venne usato nella particolarmente favorevole opposizione del 1894 e nelle successive. Parcival formulò alcune teorie sull'esistenza di vita su Marte, basate anche sull'origine artificiale dei canali, che ebbero una notevole influenza sull'opinione pubblica. Nacque in quel periodo l'immagine di un mondo vecchio, dove la siccità aveva costretto la matura civiltà marziana ad immense opere di canalizzazione.

Nel 1909 Camille Flammarion con un telescopio di 840 mm osservò disegni irregolari ma nessun

canale.Le aspettative del grande pubblico vennero

disattese quando, nel 1965, la sonda Mariner 4 raggiunse per la prima volta il pianeta, non

rilevando segni di costruzioni. Il primo atterraggio di sonde automatiche avvenne undici

anni dopo, con le missioni Viking I e II, ma non vennero rilevate tracce di vita o di composti

organici in superficie.

Nicolas Camille

Flammarion

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Mars Odyssey• Inviato dalla NASA nel 2001, la missione si è conclusa nel settembre 2010.• Il satellite, dotato di uno spettrometro a raggi gamma, ha identificato grandi

quantità di idrogeno nella regolite marziana.

Mars Express Orbiter• Nel 2003 l'ESA lanciò il Mars Express  assieme al modulo di atterraggio Beagle 2

(dichiarato perso agli inizi del febbraio 2004)• La squadra del Planetary Fourier Spectrometer(spettometro a infrarossi alloggiato

sul satellite) scoprì il metano su Marte

Rover gemelli Spirit (MER-A) e Opportunity (MER-B)• I due rover inviati dalla NASA hanno raggiunto il suolo marziano nel gennaio

2004.• Tra le scoperte principali si ha la prova definitiva dell'esistenza di acqua allo stato

liquido nel passato, grazie al ritrovamento delle sue tracce in entrambi i punti di atterraggio.

Mars Reconnaissance Orbiter• Inviato il 12 agosto 2005 dalla NASA e arrivato a destinazione il 10 marzo 2006

per una missione di due anni.• Gli obiettivi erano la mappatura del terreno marziano e delle condizioni

atmosferiche. Ha scattato le prime immagini di valanghe presso il polo nord del pianeta il 3 marzo 2008

MISSIONI IN CORSO

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Missioni Future

Mars Science Laboratory• È un rover NASA  lanciato il 26 novembre 2011 ed effettuerà un

atterraggio di precisione su Marte nell'agosto del 2012.• Tra i suoi obiettivi ci sarà il campionamento laser della

composizione chimica delle rocce entro 13 metri

ExoMars• È un progetto dell’ESA in collaborazione con la NASA, in cui

l'Italia risulta essere il primo finanziatore e italiana è anche molta della tecnologia di bordo

• Sarà il primo rover in grado di perforare il suolo fino a 2 metri di profondità per stabilire l'eventuale esistenza di vita passata su Marte.

MAVEN• Missione annunciata il 15 settembre 2008, programmata per la

fine del 2013.• Gli scienziati che condurranno la missione potranno studiare

l'atmosfera marziana.

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Marte orbita attorno al Sole ad una distanza media di circa 228 milioni di chilometri (1,52 unità astronomiche) e il suo periodo di

rivoluzione è di circa 687 giorni.

Il giorno solare di Marte è poco più lungo del nostro: 24 ore, 39 minuti e

35,244 secondi.L'inclinazione assiale marziana è di 25º e 19' che risulta simile a quella

della Terra. Per questo motivo le stagioni si assomigliano eccezion

fatta per la durata doppia su Marte. Inoltre il piano dell'orbita si discosta di circa 1,85º da quello dell'eclittica.

Il suo raggio equatoriale misura 3392,8 km.

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 Negli ultimi 35 000 anni l'orbita marziana è diventata sempre più

eccentrica a causa delle influenze gravitazionali degli altri pianeti e il punto di maggior vicinanza tra

Terra e Marte continuerà e diminuire nei prossimi 25 000

anni.

A causa della discreta eccentricità della sua orbita, pari a 0,09341233, la sua distanza

dalla Terra all'opposizione può oscillare fra circa 100 e circa 56 milioni di chilometri.

Tuttavia in passato Marte seguiva un'orbita molto più circolare: circa 1,35 milioni di anni fa la sua eccentricità era equivalente a 0,002 che è molto inferiore a quella terrestre attuale.

Solo Mercurio ha un'eccentricità

superiore nel Sistema Solare.

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L'orbita di Marte vista da Terra è particolare,

essendo in parte retrograda, inoltre la

retrogradazione è molto ampia. Quando il pianeta si

avvicina all'opposizione prima sembra che il suo moto diretto (ovest→est)

rallenti fino a fermarsi, poi inizia il periodo di moto

retrogrado, che in seguito rallenta e torna

successivamente ad essere diretto. Questo fatto era

già noto nell'antichità, infatti gli antichi egizi lo chiamavano “quello che

viaggia all'indietro”.La ricerca di una

spiegazione a questa anomalia portò Keplero ad

elaborare le sue famose leggi.

Il 27 agosto 2003, ad 1 giorno dall'opposizione e a circa 3 giorni dal perielio, Marte si è trovato nel punto più vicino alla Terra degli ultimi 60.000 anni: 55.758.006 km, il prossimo è previsto nel 2287.

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La magnetosfera di Marte ( cioè la regione di spazio circostante un corpo celeste entro la quale il campo magnetico da esso generato domina il moto delle particelle cariche presenti) è assente a livello globale e, in seguito alle rilevazioni del magnetometro del Mars Global Surveyor, considerando che è stata constatata l'assenza di magnetismo sopra i crateri Argyre e Hellas Planitia, si presume sia scomparsa da circa 4 miliardi di anni e quindi i venti solari colpiscono direttamente la sua ionosfera.

Questo mantiene l'atmosfera del pianeta piuttosto sottile per via della continua asportazione di atomi dalla

parte più esterna della stessa. Per un paragone Marte ha una

pressione atmosferica pari a 1% rispetto alla Terra.

Tempesta solare su Marte

Strato atmosferico di Marte visibile sull’orizzonte

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Anidrire Carbonica (CO2)

95,32%

Azoto (N2)

2,7%

Argon (Ar)1,6%

Ossigeno (O2)

0,13%

Monossido di carbonio (CO)0,07%

Principali componenti

dell’atmosfera:

È stato definitivamente provato che è presente anche metano nell'atmosfera

marziana, e in certe zone anche in grandi quantità; la concentrazione media si

aggirerebbe comunque sulle 10 ppb per unità di volume. Dato che il metano è

un gas instabile che viene scomposto dalla radiazione ultravioletta solitamente in un

periodo di 340 anni nelle condizioni atmosferiche marziane, la sua presenza

indica l'esistenza di una fonte relativamente recente del gas. Tra le

possibili cause troviamo attività vulcanica, l'impatto di una cometa e la presenza di forme di vita microbiche generanti

metano.

Tracce di metano rilasciate nell’atmosfera durante l’estate nell’emisfero nord

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Durante l'inverno l'abbassamento della temperatura provoca il

condensamento del 25-30% dell'atmosfera che forma spessi strati

di ghiaccio d'acqua o di anidride carbonica solida (ghiaccio secco). Con l'estate il ghiaccio sublima causando

grandi sbalzi di pressione e conseguenti tempeste con venti che

raggiungono i 400 km/h. Questi fenomeni stagionali trasportano

grandi quantità di polveri e vapore d'acqua che generano grandi cirri.

Queste nuvole vennero fotografate dal roverOpportunity nel 2004.

In meteorologia, il cirro  è una nube del livello superiore della troposfera (altitudine 8.000-12.000 metri) che si presenta sotto forma di filamenti bianchi, isolati e sottili, formati da cristalli di ghiaccio.

Immagine ripresa dal telescopio spaziale Hubble il 28 ottobre 2005 che mostra una vasta tempesta di sabbia in prossimità dell'equatore del pianeta.

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Tra tutti i pianeti del Sistema Solare, Marte è quello con il clima più simile a quello terrestre per via dell'inclinazione del suo asse di rotazione. Le stagioni tuttavia durano circa il doppio dato che la distanza dal Sole lo porta ad avere una rivoluzione di poco meno di 2 anni. Le temperature variano dai -140 °C degli inverni polari a 20 °C dell'estate. La forte escursione termica è dovuta anche al fatto che Marte ha un'atmosfera sottile e una bassa capacità di trattenere il calore del suolo.

Rilevanti sono le tempeste di sabbia che possono estendersi su una piccola zona così come sull'intero pianeta, si verificano di solito quando Marte si trova prossimo al Sole e aumentano la temperatura atmosferica del pianeta, per una sorta di effetto serra.

A causa della sua orbita particolarmente eccentrica Marte ha un clima con una maggiore escursione termica nell'emisfero sud rispetto a quello nord, costantemente più freddo.

Entrambe le calotte polari sono composte principalmente da ghiaccio

ricoperto da uno strato di circa un metro di anidride carbonica solida al

polo nord, mentre lo stesso strato raggiunge gli otto metri in quello sud, la

sovrapposizione del ghiaccio secco sopra a quello d'acqua è dovuto al fatto

che il primo condensa a temperature molto più basse e quindi

successivamente a quello d'acqua in epoca di raffreddamento. Entrambi i poli presentano dei disegni a spirale causati dall'interazione tra il calore

solare disomogeneo e la sublimazione e condensazione del ghiaccio. Le loro

dimensioni variano inoltre a seconda della stagione.

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La topografia di Marte presenta una dicotomia netta tra i due emisferi: a nord dell'equatore si trovano enormi pianure coperte da colate laviche mentre a sud la superficie è segnata da grandi altipiani segnati da migliaia di crateri. Una teoria proposta nel 1980, e avvalorata da prove scientifiche nel 2008, giustifica questa situazione attribuendone l'origine ad una collisione del pianeta con un oggetto con dimensioni stimate tra un decimo e due terzi di quelle della Luna, avvenuta circa 4 miliardi di anni fa. Se tale teoria venisse confermata, l'emisfero boreale marziano, che ricopre circa il 40% del pianeta, diventerebbe il sito d'impatto più vasto del Sistema Solare con 10 600 km di lunghezza e 8500 km di larghezza.

Mappa topografica di Marte. Sono evidenti gli imponenti altipiani vulcanici (in rosso) e i profondi crateri (in blu)

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L'attività vulcanica è stata molto intensa, come testimonia la presenza di imponenti vulcani. Il più grande tra questi è l'Olympus Mons, che, con una base di 600 km e un'elevazione pari a circa 24 km rispetto alle pianure circostanti, è il maggior vulcano del sistema solare. Uno dei motivi dell’esistenza di questi giganteschi edifici vulcanici è che la crosta marziana è priva della mobilità delle placche tettoniche. Questo significa che i "punti caldi" da cui sale in superficie il magma battono sempre le stesse zone del pianeta, senza spostamenti nel corso di milioni di anni di attività. La ridotta forza di gravità ha certamente agevolato la lava, che su Marte ha un peso di poco superiore a quello dell'acqua sulla Terra. Questo rende possibile una più facile risalita dal sottosuolo e una più ampia e massiva diffusione sulla superficie.

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Un gigantesco canyon, lungo 5000 km, largo 500 km e profondo 5 – 6 km attraversa il pianeta all'altezza dell'equatore e prende il nome di Valles Marineris. La sua presenza costituisce un vero e proprio sfregio sulla superficie marziana, e data la sua enorme struttura, non è chiaro cosa possa averla prodotta: certamente non l'erosione data da agenti atmosferici o acqua. L'equivalente terrestre di Valles Marineris sarebbe un canyon che partendo da Londra arriverebbe a Città del Capo, con profondità dell'ordine dei 10 km.

Un altro importante canyon è la Ma'adim Vallis. La sua lunghezza è di 700 km, la larghezza 20 km e raggiunge in alcuni punti una profondità di 2 km.

Valles Marineris

Ma’adim Vallis

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La crosta ha uno spessore medio di 50 km con un picco di 125 km.

Il mantello, più denso di quello terrestre (di circa 2,35 volte), è composto soprattutto da silicati e, benché sia attualmente inattivo, è all'origine di tutte le testimonianze di fenomeni tettonici e vulcanici sul pianeta

Il nucleo di Marte è composto principalmente da ferro con il 14-17% di solfuro di ferro e si estende per un raggio di circa 1480 km. Molto probabilmente il nucleo non è liquido, ma allo stato viscoso; di conseguenza Marte non presenta un campo magnetico apprezzabile né attività geologica di rilievo.

La crosta, il mantello e il nucleo di Marte si formarono entro circa 50 milioni di anni dalla nascita del Sistema Solare e rimasero attivi per il primo miliardo. Il mantello fu la regione rocciosa interna che trasferiva il calore generato durante l'accrescimento e formazione del nucleo. Si ritiene che la crosta sia stata creata dalla fusione della parte superiore del mantello mutando nel corso del tempo a causa di impatti con oggetti estranei, vulcanismo, movimenti successivi del mantello stesso ed erosione.Marte ha una superficie ricca di basalto, alcune zone però mostrano quantità predominanti di silicio. Gran parte della superficie è coperta da ossido ferrico che gli conferisce il suo peculiare colore rosso intenso.

Questo comporta la mancanza di protezione del suolo del pianeta dall'attività di particelle cosmiche ad alta energia; tuttavia la maggiore distanza dal Sole rende meno violente le conseguenze della sua attività.

Struttura interna di Marte

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La storia geologica di Marte è stata divisa in tre ere. A tale scopo si è ricorso all'analisi della densità dei crateri d'impatto presenti

sulla sua superficie, allo studio delle meteoriti marziane rinvenute sulla Terra e dei flussi lavici superficiali:

•Si colloca tra 3,8 e 3,5 miliardi di anni fa.

•Vede la formazione della superficie più antica di Marte ed è riconoscibile per le numeroso cicatrici lasciate dai crateri. La regione si è formata in questo periodo, anche grazie a grandi correnti di acqua allo stato liquido presenti in questo periodo

Epoca Noachiana

•Da 3,5 a 1,8 miliardi di anni fa.

•Nelle sue fasi iniziali di formano Hellas e Argyre Plantia. Degna di nota inoltre per la formazione di ampie pianure laviche.

Epoca Hesperiana

•Da 1,8 miliardi di anni fa ad oggi.

•Durante questo periodo si formano l’Olympus Mons e altre grandi strutture vulcaniche.

Epoca Amazzonian

a

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Attualmente la presenza di acqua allo stato liquido è impossibile su Marte a causa della sua pressione atmosferica eccessivamente bassa(salvo in zone di elevata depressione e per brevi periodi di tempo). Il ghiaccio però è abbondante: i poli marziani infatti ne sono ricoperti e lo strato di permafrost si estende fino a latitudini di circa 60º.

La NASA nel marzo del 2007 annunciò che se si ipotizzasse lo scioglimento totale delle calotte polari, l'intero pianeta verrebbe sommerso da uno strato d'acqua profondo 11 metri.

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Marte possiede due satelliti naturali: Phobos e Deimos. Entrambi i satelliti vennero scoperti da Asaph Hall nel 1877. Non è ancora chiaro come e se Marte abbia catturato le sue lune. Entrambe hanno un'orbita circolare, prossima

all'equatore, cosa piuttosto rara per dei corpi catturati.

Phobos: Misura 26,6 km nel suo punto più largo. Si presenta come un oggetto roccioso dalla forma irregolare, segnata da numerosi crateri. La superficie del satellite è ricoperta da regolite che riflette solo il 6 % della luce solare che lo investe. La sua orbita attorno al Pianeta rosso dura 7 ore e 39 minuti, è circolare e si discosta di 1º dal piano equatoriale Phobos ha un periodo orbitale più breve del periodo di rotazione di Marte sorgendo così da ovest e tramontando a est in sole 11 ore. L'asse più lungo del satellite inoltre punta sempre verso il pianeta madre mostrandogli così solo una faccia. Poiché si trova sotto l'altitudine sincrona, Phobos è destinato, in un periodo di tempo stimato in 50 milioni di anni, ad avvicinarsi sempre più al pianeta fino disintegrarsi per effetto delle intense forze mareali.

Deimos: È il satellite più esterno e piccolo essendo di 15 km nella sua sezione più lunga. Presenta una forma approssimativamente ellittica e trattiene un significativo strato di regolite sulla sua superficie. Si trova appena al di fuori dell'orbita sincrona e sorge a est impiegando però circa 2,7 giorni per tramontare a ovest, nonostante la sua orbita sia di 30 ore e 18 minuti. La sua distanza media da Marte è di 23 459 km. Mostra anche lui solo una faccia al cielo di Marte essendo il suo asse più lungo sempre rivolto verso di esso.

Phobos e Deimos

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Al giorno d'oggi, grazie alla presenza di diversi satelliti, sonde e rover, è possibile studiare l'astronomia da Marte. Confrontata con le dimensioni dell'universo, la distanza tra la Terra e Marte è veramente esiguatuttavia si possono notare

delle differenze nell'osservazione

astronomica del nostro sistema solare come, per

esempio, un nuovo punto di vista del nostro pianeta e

della Luna, dei satelliti Phobos e Deimos oltre ai

fenomeni analoghi a quelli terrestri come le aurore e

le meteore.

La Terra e la Luna fotografate dal Mars Global Surveyor l'8 maggio 2003 

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VITA SU MARTEIl 16 agosto 1996 la rivista Science annunciò la scoperta di prove

concrete che suggeriscono l'esistenza della vita su Marte nel meteorite ALH84001. La ricerca venne intrapresa dagli scienziati del Johnson Space Center (JSC) Dr. David McKay, Dr. Everett Gibson e Kathie Thomas-Keprta assieme a un team di ricerca della Stanford University diretto dal Professor Richard Zare. Il meteorite fu rinvenuto presso le Allan Hills in Antartide e risulta uno dei 12 meteoriti rinvenuti sulla Terra che presentano le caratteristiche chimiche peculiari del suolo marziano. Dopo un'analisi che includeva microbiologia, mineralogia, geochimica e chimica organica si ritenne ragionevole affermare che in un periodo tra i 4 e i 3,6 miliardi di anni fa (periodo in cui il pianeta si presentava più caldo e umido) su Marte erano presenti forme di vita molto simili ai nanobatteri presenti sulla Terra.

I risultati di tale ricerca vennero comunque presentati alla comunità scientifica che ancora oggi trova pareri discordanti sulla veridicità di questa tesi. In un articolo apparso sulla rivista "International Journal of Astrobiology" intitolato “Possible organosedimentary structures on Mars” Vincenzo Rizzo e Nicola Cantasano ipotizzano la presenza su Marte di strutture sedimentarie di origine organica simili alle stromatoliti terrestri, rafforzando in questo modo l'ipotesi che il pianeta rosso ospitasse la vita in tempi antichi.

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Nei primi anni 2000, una proposta di bandiera marziana sventolò a bordo dello Space

Shuttle Discovery. Disegnata dagli ingegneri NASA e dal task force leader della

Flashline Mars Arctic Research Station, Pascal Lee, e portata a bordo dall'astronauta John Mace

Grunsfeld.

Le tre fasce verticali simboleggiavano la trasformazione di Marte da un pianeta arido (rosso)

a uno che possa sostenere la vita (verde) e finalmente a un pianeta

completamente terraformato con specchi d'acqua ad aria aperta sotto un cielo azzurro (blu).

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Marte24 diapositive

Lisa Andolfi4 AL