Marte, il “pianeta rosso”

by Ivan Berdini on

E ora è arrivato il turno di quello che forse è il più famoso pianeta del sistema solare: il “pianeta rosso”, Marte.

Mars_Valles_Marineris

Di NASA / USGS (see PIA04304 catalog page) – http://nssdc.gsfc.nasa.gov/photo_gallery/photogallery-mars.html http://nssdc.gsfc.nasa.gov/image/planetary/mars/marsglobe1.jpg, Pubblico dominio, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=19400

Marte è il quarto pianeta del Sistema Solare e, nonostante le dimensioni molto differenti, è il pianeta più simile alla Terra che si stato osservato, per molti parametri fisici e orbitali (non certo per il clima). È anche l’ultimo dei pianeti interni, o “terrestri” (così chiamati perché composti di materiale solido come la Terra); vediamo un’immagine che raffronta tutti i quattro pianeti interni:

By NASA (image modified by Jcpag2012) – Images found in NASA, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=39785451

Sono in scala, quindi i rapporti dimensionali sono quelli reali. Da sinistra: Mercurio, Venere, Terra e Marte. Nell’immagine manca la Luna, però ci si può fare un’idea delle sue dimensioni guardando Mercurio: infatti la Luna è poco più piccola del primo pianeta del Sistema Solare.

Dati fisici

  • Dimetro equatoriale medio 6.804 chilometri.
  • Distanza media dal Sole 227.936.637 chilometri.
  • Distanza media dalla Terra (nel punto di minima distanza) 190 milioni di chilometri.
  • Periodo orbitale 687 giorni, ovvero poco meno di due anni terrestri.
  • Periodo di rotazione intorno all’asse 25 ore (una più della Terra).
  • Ha due satelliti naturali, Phobos e Deimos (Paura e Terrore, come i figli del dio greco Ares equivalente del latino Marte); sono due asteroidi della vicina Fascia Principale catturati dalla gravità marziana, anche se alcuni aspetti della loro cattura non sono ancora stati chiariti.
  • Come la Terra, il clima di Marte presenta quattro stagioni per via dell’inclinazione del suo asse di rotazione. La temperatura superficiale varia fra i -140°C e i 20°C; la superficie è spazzata da forti venti che generano tempeste di sabbia, le più violente possono ricoprire tutta la superficie del pianeta.

Visto che il diametro è circa la metà di quello terrestre, il pianeta ha una massa inferiore e quindi un’accelerazione gravitazionale pari a 3,68 m/s2, ovvero un terzo circa di quella terrestre che è pari a 9,8 m/s2.
La bassa gravità comporta anche una bassa capacità di trattenere l’atmosfera da parte di Marte, che è molto meno densa di quella della Terra (mediamente la pressione è pari all’1% di quella terrestre), però è presente.

By NASA – http://solarsystem.nasa.gov/multimedia/gallery/Mars__atmosphere.jpg, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=753960

L’alone rosso visibile fra il nero e la superficie è proprio l’atmosfera, che appare rossastra per via delle grandi quantità di polveri rosse del suolo sollevate dai forti venti. Un altro fattore che causa la bassa densità dell’atmosfera è la totale assenza di una magnetosfera: non esiste nulla che defletta il vento solare lasciandolo libero di erodere via l’atmosfera. Perché la magnetosfera è assente? Per rispondere alla domanda dobbiamo andare a guarda la struttura interna del pianeta.

Struttura interna

Pubblico dominio, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=355327

In effetti l’interno è molto simile a quello della Terra, con un nucleo di Ferro e Nichel e un mantello di silicati. La principale differenza sta nelle temperature: il nucleo di Marte non è liquido, ma solido comunque estremamente viscoso. Sulla Terra è la rotazione del nucleo esterno (liquido) intorno al nucleo interno (solido) a generare il campo magnetico; su Marte il nucleo esterno non più liquido non può alimentare lo stesso fenomeno.

Perché il nucleo marziano non è più fluido? La risposta sta nella differenza di dimensioni con la Terra: dato che il diametro marziano è la metà di quello della terrestre, il pianeta ha impiegato molto meno tempo a disperdere il calore interno generato dall’accrezione primordiale e dal decadimento dei radioisotopi. In base alle ricerche, sembra che il nucleo marziano si sia solidificato circa tre miliardi di anni fa, prima di allora la dinamica interna era molto simile a quella terrestre e doveva generare un forte campo magnetico.

Sebbene sia sottile, l’atmosfera comunque è presente; vediamone quindi la composizione:

  • Anidride Carbonica (CO2) 95,32%;
  • Azoto (N2) 2,7%;
  • Argon (Ar) 1,6%;
  • Ossigeno (O2) 0,13%.
  • Altri gas in traccie.

È ormai provata la presenza di metano (CH4), il più semplice degli idrocarburi. Dato che il metano in atmosfera marziana viene distrutto dalla radiazione ultravioletta in poche centinaia di anni, deve esistere una fonte relativamente recente di questo gas: ci sono vari fenomeni naturali che possono produrlo, fra cui l’attività di qualche microrganismo indigeno non ancora identificato; tuttavia è più probabile che sia prodotto da una reazione chimica che non c’entra con la vita (purtroppo).

C’è acqua su Marte?

Attualmente non può esistere acqua liquida in superficie a causa della ridotta pressione atmosferica, anche se sé ne possono verificare piccoli accumuli in depressioni (quindi dove l’atmosfera è più densa) per brevi periodi di tempo. Invece, la presenza di grandi quantità di acqua liquida in passato è assolutamente certa: lo testimoniano le molteplici formazioni geologiche simili a quelle che sulla Terra sono formate dall’acqua, per esempio letti di fiumi o conoidi di deiezione, oppure minerali che possono formarsi solo in presenza di acqua liquida. L’acqua è presente solo allo stato solido nelle calotte polari e nel permafrost che arriva fino a una latitudine di circa sessanta gradi nord e sud.

La calotta polare settentrionale è in gran parte formata da ghiaccio di acqua, con l’aggiunta di “ghiaccio secco”, ossia Anidride carbonica solida. Un’altra elevata quantità deve essere contenuta sotto il suolo, ciò è indicato dal “trasudo” di acqua osservato in alcune depressioni, testimoniato anche dall’alterazione dei sedimenti scoperta dalle sonde che sono atterrate.

La terraformazione di Marte

Esiste un progetto teorico che prevede la terraformazione di Marte, ossia la modifica del suo clima per renderlo simile a quello della Terra. Teoricamente si dovrebbe saturare l’atmosfera già piena di anidride carbonica con altri gas serra, in modo da aumentarne la densità e la capacità di trattenere il calore del Sole. Aumentando la temperatura, sublimerebbe il ghiaccio secco dei poli amplificando ancora l’effetto serra. Alla fine anche il ghiaccio presente nelle calotte polari e sotto la superficie fonderebbe, generando oceani di acqua liquida adatti a sostenere alghe geneticamente modificate che rendano l’atmosfera adatta a forme di vita terrestri. Il processo durerebbe tra qualche secolo e alcuni millenni, ma sarebbe teoricamente possibile. Questo processo è spesso indicato col nome di “terraforming”, che piace molto agli autori di fantascienza.

Rappresentazione artistica di un Marte terraformato (Di Daein Ballard – Opera propria, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2204265)

Su Marte sono presenti anche formazioni geologiche da record, come l’Olympus Mons, un vulcano alto circa 24 chilometri (è la montagna più alta del Sistema Solare), ovvero come circa 3 volte il nostro Everest; oppure l’immensa Valles Marineris, un sistema di valli situato sull’equatore del pianeta, lungo 4.000 Km, largo 700 e profondo 7. Si estende per circa un quarto della circonferenza equatoriale. Il nostro Grand Canyon è centinaia di volte più piccolo e un’altra differenza fra le due strutture sta nella loro formazione: il Grand Canyon è stato scavato dal fiume Colorado nel corso di molti milioni di anni, la Valles Marineris invece è stata probabilmente generata da movimenti tettonici avvenuti miliardi di anni fa (un processo simile a quello che ha originato la Rift Valley africana), le cui forme poi sono state accentuate da fenomeni erosivi.

L’esplorazione di Marte

Marte è l’oggetto del Sistema Solare più studiato ed è stato raggiunto da numerose missioni. Molte sono state insuccessi, per incidenti che hanno comportato la perdita della sonda o per difetti tecnici. Le sonde che hanno raggiunto il pianeta hanno comunque trasmesso immense quantità di dati. Le missioni sono state molteplici, quindi parlerò solo delle più importanti:

  • la NASA Mariner 4 fu la prima sonda a raggiungere il pianeta, nel 1964;
  • le sovietiche Mars 2 e Mars 3 furono le prime sonde a toccare la superficie, nel 1971; i contatti furono persi dopo pochi minuti;
  • le prime foto a colori si devono ai due lander del programma Viking della NASA, la prima mappatura della superficie si deve ai due orbiter della stessa missione;
  • la mappatura ad alta risoluzione della superficie fu effettuata dalla NASA Mars Global Surveyor, conclusasi nel 2001;
  • la NASA Mars Pathfinder del 1996 è forse una delle missioni più famose, infatti fu quella che scese sulla superficie usando il sistema di palloni per attutire l’impatto (rimbalzando letteralmente) e che trasportò al suolo il Sojourner, il primo rover usato nell’esplorazione marziana;
  • la NASA Mars Odyssey del 2001 scoprì grandi quantità di idrogeno nel sottosuolo marziano, prova della probabile presenza di grandi quantità di acqua;
  • la scoperta del metano si deve alla ESA Mars Express Orbiter, del 2003;
  • i due famosi rover della NASA atterrati nel 2004, Spirit e Oppurtunity, hanno scoperto le prove della passata esistenza di acqua liquida in superficie; il rover Spirit ha cessato di funzionare il 22 marzo 2010, mentre Oppurtunity è ancora attivo e detiene l’attuale record di missione marziana più lunga;
  • l’ultima missione in ordine di tempo è la Mars Science Laboratory, nota al pubblico come “Curiosity”, il cui rover è atterrato con successo il 6 agosto 2012 e la missione è ancora in corso.

Sono previste anche numerose missioni per il futuro, per esempio nel 2016 partità la missione NASA/ESA ExoMars, che avrà il compito di perforare la superficie in cerca di traccia di vita microbica indigena (passata o presente) e studiare meglio la geofisica marziana. Per il 2020 era previsto il lancio di un prototipo di vettore per il trasporto di un equipaggio umano, parte del programma NASA Orion, ma il presidente Obama ha cancellato quella parte del programma nel 2010 e il programma Orion ora si occupa solo dello sviluppo di un’laternativa allo Space Shuttle. L’ESA potrebbe di inviare un equipaggio umano dopo il 2030. L’atmosfera sarà studiata nel dettaglio dalla sonda NASA MAVEN, che è stata lanciata nel 2013 e raggiungerà Marte nel settembre del 2014.

Satelliti naturali

Il satellite Phobos (Di NASA/JPL-Caltech/University of Arizona – NASA, Pubblico dominio, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3858165)

Phobos è un corpo irregolare dal diametro di una ventina di chilometri. Orbita a circa 9.000 chilometri di quota e compie un giro completo in sole 7 ore. Questo è possibile perché si trova sotto l’orbita sincrona, quindi la sua velocità orbitale è superiore alla velocità di rotazione di Marte. Phobos è il satellite più vicino al suo pianeta di tutto il Sistema Solare e le forze di marea fanno decadere la sua orbita di un paio di metri al secolo, questo vuol dire che nel giro di 50 milioni di anni il Phobos cadrà sulla superficie.

Il satellite Deimos (Di NASA/JPL-caltech/University of Arizona – http://marsprogram.jpl.nasa.gov/mro/gallery/press/20090309a.html, Pubblico dominio, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6213773)

Deimos invece orbita più in alto, a circa 147.000 chilometri di quota, e ha un’orbita più stabile. Ha un diametro di una dozzina di chilometri e il periodo orbitale di 1,2 giorni terrestri.

Entrambi i satelliti hanno avuto probabilmente origine nella Fascia Principale (di cui parlerà il prossimo articolo di astronomia), però i meccanismi della loro cattura rimangono tutt’ora un mistero: le due orbite molto equatoriali e molto circolari sono estremante improbabili per due corpi catturati.

Vita

E ora veniamo alla domanda forse più attesa: c’è vita su Marte?

Sorprendentemente la risposta è forse. Però non aspettiamoci vita intelligente, infatti non c’è dubbio che le probabili forme di vita indigene siano dei microbi, probabilmente simili ai batteri terrestri. Il meteorite ALH84001 ritrovato in Antartide e proveniente da Marte, presenta quelle che sono le probabili tracce fossili di forme di vita microbica, simili a quelle che abitavano la Terra tre miliardi di anni fa; inoltre, sulla Terra, esistono microbi (gli estremofili) che prosperano in condizioni ambientali peggiori, per esempio quelli che vivono nelle acque termali a 90°C. Bisogna anche dire che l’eventale vita di Marte potrebbe essere di origine terrestre: alcuni microbi o le spore di alcuni funghi potrebbero sopravvivere per lunghi periodi nello spazio e potrebbero anche sopravvivere al rientro in un’atmosfera poco densa.
In ogni caso, è anche possibile che la vita sia comparsa e oggi estinta e che ne rimangano soltanto tracce fossili.

La famosa “sfinge”

L’idea che Marte possa ospitare una qualche forma di civiltà risale al XIX secolo, dopo le errate osservazioni (per via della bassa sensibilità dei telescopi dell’epoca) di Giovanni Virginio Schiaparelli, che vide delle strutture rettilinee che identificò come canali artificiali. Negli ultimi decenni, molte strutture presenti sulla superficie sono state inizialmente interpretate come possibili opere artificiali, salvo poi rivelarsi bizzarrie naturali dopo l’osservazione di immagini ad alta risoluzione; è il caso della famosa “sfinge” fotografata negli anni ’70.

Il “volto” di Marte ripreso durante la missine Viking

In effetti sembra un volto scolpito da qualcuno, ma la realtà è diversa: le missioni successiva hanno dimostrato che è solo una collina dall’aspetto bizzarro.

Il suo vero aspetto, ripreso in una foto ad alta risoluzione del 1998, è questo:

Di NASA / JPL / Malin Space Science Systems – http://mars.jpl.nasa.gov/mgs/msss/camera/images/moc_5_24_01/face/http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA03225, Pubblico dominio, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=910161

Ciò che ha tratto in inganno fu la pessima qualità della fotografia originale: i numerosi puntini neri della prima immagine (uno dei quali forma una narice della sfinge) non sono altro che pixel danneggiati. Niente complotti per nascondere i marziani quindi, ma solo una pessima macchina fotografica o un pessimo apparato di trasmissione che hanno scatenato la pareidolia.

Marte è protagonista di molti altri misteri e molte altre bufale, approfondiremo la questione nei prossimi articoli.

Written by: Ivan Berdini

Zoologo, naturalista, divulgatore scientifico e appassionato di fotografia.

4 Comments

Ivan Berdini

Sì, l’ho cercato per curiosità e devo dire che sono piuttosto scettico: un privato dovrebbe riuscire dove le maggiori agezie spaziali mondiali (NASA e ESA) vedono enormi difficoltà?
Anche ammesso che il progetto sia fattibile da un punto di vista tecnico, mi chiedo dove prendano i finanziamenti che sarebbero colossali: solo un stato o una federazione di stati possono avere così tante risorse. Quella economica è la questione su cui scono più scettico.
Un’altra cosa che mi lascia perplesso è la selezione dei coloni via reality show: gli astronauti sono militari accuratamente selezionati e il metodo del Mars One non mi sembra adatto a trovare persone con le giuste qualità.

Comunque sarei felice di sbagliarmi e di essere smentito!

Reply
D

Magari sperano di destare l’attenzione delle alte sfere… L’idea mi fa sognare!

Ivan Berdini

Devo dire che l’idea di raggiungere Marte solletica anche la mia fantasia, però devo rimanere coi piedi per terra e considerare l’effettiva fattiblità del progetto, almeno allo stato attuale.

Comunque, in questo caso, sarei felicissimo di avere torto!

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