Alla scoperta del pianeta Marte

Materie:	Tesina
Categoria:	Scienze
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Data:	01.08.2007
Numero di pagine:	8
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I pianeti
I pianeti sono corpi celesti che non brillano di luce propria, ma riflettono quella della stella attorno a cui si muovono.
Il movimento di un pianeta intorno aduna stella è detto rivoluzione.
Si chiama invece rotazione il movimento di un pianeta intorno al proprio asse.
Le leggi che regolano il moto dei pianeti furono scoperte da Giovanni Keplero all’inizio del Seicento.
● Prima legge di Keplero
I pianeti percorrono orbite a forma di ellisse, di cui il Sole occupa uno dei fuochi *.
* Nell’ellisse abbiamo “due centri”: la loro posizione è tale che la somma delle loro distanze da qualsiasi punto dell’ellisse è sempre la stessa.
A questi “due centri” si da il nome di fuochi.
● Seconda legge di Keplero
Il raggio che unisce il Sole ad un pianeta descrive aree uguali in tempi uguali.
● Terza legge di Keplero
Quanto più il pianeta è lontano dal Sole, tanto minore è la sua velocità di rivoluzione.
Astronomia
La prima visione complessiva di Marte e dei suoi satelliti è stata fornita dalle sei missioni effettuate tra il 1964 e il 1976 dalle sonde statunitensi “mariner”.
Le prime quattro si limitarono a transitare in vicinanza del pianeta e a raccogliere immagini ravvicinate della superficie, anche se una di queste non portò a termine la missione; le ultime due, invece, erano state progettate per entrare per la prima volta in orbita intorno a Marte e per osservarlo in modo più sistematico, e anche in questo caso solo una delle due missioni fu portata a termine con successo.
Nel 1976 furono inviate su Marte le prime sonde di tipo “lander”, cioè capaci di posarsi sul suolo: Viking 1 e 2, che svolsero le prime indagini alla ricerca di tracce di vita sul pianeta.
Seguirono, nel 1988, due missioni sovietiche volte all’esplorazione del satellite Phobos, entrambe fallite; soltanto una delle due, prima che si perdesse il contatto radio, riuscì ad inviare a Terra alcuni dati ed immagini.
Negli anni ’90 la NASA ha promosso un vasto programma di missioni alla ricerca di acqua e di tracce di vita su Marte.
Sono state inviate diverse sonde, sia del tipo “orbiter” che del tipo “lander”, progettate per raccogliere immagini, effettuare analisi chimiche e misurare parametri fisici.
Alcune di esse sono andate perdute prima del compimento della missione (Mars Climate Observer, Mars Polar Lander); altre, invece, hanno funzionato correttamente.
Dopo la conclusione, nel 2001, della missione Mars Global Surveyor, che ha fruttato la mappatura completa della superficie del pianeta, è seguita la Mars Odyssey: entrata in orbita nell’ottobre del 2001, la sonda doveva rivelare l’eventuale presenza di acqua nel sottosuolo e studiare le condizioni elettromagnetiche del pianeta, in vista di future, più approfondite esplorazioni.
Seguirono altre missioni NASA, alcune delle quali condotte in collaborazione con l’Agenzia Spaziale Europea (ESA): Mars Express e Mars Esploration Rovere nel 2003 e, l’ultima, basata sull’uso di una coppia di sonde simili al Pathfinder, Mars Reconnaissance Orbiter, lanciate questo anno, e altre ancora.
L’idea che su Marte sia potuta esistere qualche forma di vita risale a molto tempo fa.
Nel 1877 l’astronomo italiano Giovanni Schiparelli annunciò di aver osservato sulla superficie del pianeta un complesso sistema di canali.
L’astronomo statunitense Percival Lowell rese pubblica la scoperta parlando di canali artificiali e ipotizzando che queste strutture rappresentassero il tentativo effettuato da esseri intelligenti di irrigare un pianeta arido.
Le osservazioni dalle sonde hanno smentito tali ipotesi e altre presunte prove di vita su Marte.
Al momento, non esiste alcuna traccia di materiale organico sul pianeta.
L’acqua si trova sotto forma di ghiaccio, solo ai poli o nel sottosuolo e, come vapore o come cristalli di ghiaccio, in piccole tracce dell’atmosfera.
Inoltre questa ultima non è molto densa, il che espone la superficie ad una dose massiccia (letale per una eventuale forma di vita) di radiazione ultravioletta ed agli effetti chimici distruttivi di sostanze altamente ossidanti come il perossido di idrogeno.
Non è escluso tuttavia che il pianeta possa aver ospitato qualche forma di vita nel passato.
A favore di questa ipotesi esistono prove di grandi cambiamenti climatici avvenuti nella storia di Marte e di condizioni atmosferiche un tempo più favorevoli.
Grande clamore aveva sollevato la notizia divulgata dalla NASA nel 1996 secondo la quale, in un meteorite marziano trovato in Antartide, sarebbero state identificate presunte tracce di organismi simili a batteri.
Una conferma definitiva a tutte queste ipotesi si potrà avere solo quando si potranno prelevare campioni del suolo marziano da analizzare accuratamente in laboratorio.
Sono in corso numerosi studi per realizzare, nel corso del XXI secolo, una missione verso Marte con equipaggio a bordo.
Le nuove scoperte di Marte
Il 4 luglio 1997 la sonda spaziale Pathfinder, dopo aver rapidamente attraversato la sottile e rarefatta atmosfera del pianeta Marte, si è sganciata dai paracadute che ne rallentavano la discesa e, protetta da un airbag, è rimbalzata numerose volte prima di fermarsi definitivamente sul suolo del “pianeta rosso”.
Nella piana rocciosa Ares Vallis, sito di impatto della sonda, la temperatura al suolo era di circa 100°C sotto zero.
Con questo evento, alle 19:07 (ora italiana), riprendeva, a distanza di 21 anni dalle missioni Viking, l’avventura dell’uomo nell’esplorazione interplanetaria.
Le immagini della superficie del pianeta Marte raccolte nel corso delle missioni Viking nel 1976 inducevano a pensare che sul pianeta si fosse verificata un’intensa erosione, segno inequivocabile della presenza di acqua un superficie e quindi, forse, della presenza, in un’epoca lontana, di qualche forma di vita.
Incisioni dall’andamento tortuoso, forme simili a bacini lacustri e altre tracce del tutto paragonabili ai segni lasciati sulla superficie terrestre dall’azione di antichi fiumi avevano portato ad ipotizzare che in passato si compisse su Marte un ciclo dell’acqua analogo a quello che noi conosciamo e che, forse, fosse presente un oceano.
Quell’acqua sarebbe in parte rimasta intrappolata soprattutto nelle calotte polari del pianeta e, sotto forma di permafrost (permanentemente congelato), in gran parte del sottosuolo; una frazione, infine, si sarebbe dispersa nello spazio.
Dopo 21 anni, grazie alla sonda Pathfinder, gli scienziati hanno potuto determinare la struttura di Marte.
Come quella terrestre è composta da uno strato superficiale equivalente alla nostra crosta, uno strato sottostante di materiale solido, detto mantello, e un nucleo interno composto prevalentemente da ferro.
È stata inoltre confermata la supposizione secondo cui milioni di anni fa Marte avrebbe avuto cicli climatici e acqua, condizioni che spiegherebbero le molte varietà di roccia presenti, e sarebbe stato avvolto da un’atmosfera, più calda rispetto ad oggi, che avrebbe dato origine a nuvole, venti e stagioni.
Per un’esplorazione ravvicinata della superficie marziana è stato utilizzato un piccolo veicolo rettangolare a sei ruote, il Sojourner, lungo 65 cm e largo 48 cm, in grado di avventurarsi a qualche distanza dalla sonda madre per riprendere il maggior numero possibile di immagini.
Il Sojourner è stato all’altezza delle aspettative: già nei primi due giorni di escursione ha trasmesso a Terra (al centro operativo della NASA di Pasadena, in California) oltre 11.500 immagini ad alta definizione che mostrano un paesaggio per qualche aspetto familiare agli occhi umani, assai simile ad un ambiente desertico terrestre (gli scienziati statunitensi della NASA lo hanno paragonato al deserto dell’Arizona) e con chiare forme di tipo alluvionale.
Le immagini e i dati delle misurazioni hanno fornito anche altri elementi di grande interesse.
Sono state rilevate, ad esempio, escursioni di temperatura ampie e rapidissime: fino a 20°C nel giro di pochi minuti o addirittura di poche decine di secondi.
In corrispondenza del mezzogiorno marziano, i sensori della sonda madre hanno registrato temperature al suolo comprese tra i 16° e i 21°C, ma già ad un’altezza di poche decine di centimetri dal suolo la temperatura precipita tra i 23° e i 27°C sotto zero.
La pressione atmosferica mostra pure grandi sbalzi: sulla Terra, salti di pressione altrettanto pronunciati, in proporzione, scatenerebbero uragani devastanti.
Per la prima volta una sonda ha potuto fotografare anche nubi marziane (costituite, si suppone, da cristalli di ghiaccio e polvere), effettuare alcuni campionamenti di rocce marziane e sottoporre il materiale prelevato all’analisi di uno spettrometro di dimensioni contenute, che ha rilevato un’alta percentuale di biossido di silicio (silice), molto comune nelle rocce della crosta terrestre.
I dati inviati a Terra dalla sonda Global Surveyor, entrata in orbita intorno a Marte l’11 settembre 1997, hanno consentito invece di rilevare la presenza di un debole campo magnetico generato dal pianeta e sembrano dunque confermare l’ipotesi che milioni di anni fa su Marte esistessero forme di vita.
Fra i dati, anche immagini del paesaggio marziano, che mostrano successioni di dune e valli profonde e i resti di quello che un tempo potrebbe essere stato un fondale marino.
Marte visto dalla Terra
Osservato senza il telescopio, il pianeta Marte si presenta come un oggetto rossastro di luminosità variabile.
Nel momento di massima vicinanza alla Terra (55 milioni di km) è, dopo la Luna e Venere, l’oggetto più luminoso del cielo notturno.
Le condizioni migliori per l’osservazione diretta si verificano quando si trova più vicino alla Terra; queste favorevoli circostanze si ripetono ogni 15 giorni circa.
Se la si osserva con un telescopio, la superficie di Marte presenta ampie regioni di un colore arancione brillante, alcune aree più scure e altre rossastre, i cui confini variano seguendo il ciclo delle stagioni del pianeta.
A causa dell’inclinazione dell’asse di rotazione e dell’eccentricità dell’orbita, infatti, il pianeta è caratterizzato da estati meridionali corte e calde e da inverni lunghi e freddi.
Il colore rossastro è dovuto alla superficie fortemente ossidata, mentre le aree scure sono probabilmente composte da rocce simili ai basalti terrestri, con una superficie ossidata e alterata dagli agenti atmosferici.
Le aree luminose sembrano di composizione simile e sono ricoperte da polveri fini.
La scapolite, un minerale abbastanza raro sulla Terra, è diffusa ovunque sulla superficie marziana e potrebbe forse liberare nell’atmosfera notevoli quantità di anidride carbonica.
Ai poli del pianeta vi sono ampie calotte apparentemente composte da ghiaccio, i cui confini so allargano e si ritirano secondo le stagioni.
Questo ciclo stagionale è seguito da almeno due secoli: nel corso dell’autunno, si formano in prossimità dei poli addensamenti di nubi brillanti, al di sotto delle quali si deposita un sottile strato di anidride carbonica.
In primavera, alla fine della lunga notte polare, queste nubi si dissipano e i confini delle calotte glaciali si ritirano gradualmente verso i poli, evaporando a causa del calore solare.
A metà estate la contrazione delle calotte si arresta e fino all’autunno successivo sopravvive un brillante deposito di brina e ghiaccio.
Oltre alle nubi polari, composte prevalentemente da anidride carbonica, si osservano foschie dall’alta quota e nubi di ghiaccio.
Queste ultime derivano dal raffreddamento di masse d’aria che si innalzano sopra le alture.
Ampie nubi giallastre, che trasportano la polvere sollevata dai venti, sono particolarmente evidenti durante le estati nell’emisfero meridionale.
La superficie di Marte
L’emisfero meridionale è fortemente craterizzato, per via del bombardamento meteorico che hanno subito tutti i pianeti.
L’emisfero settentrionale presenta invece una superficie meno craterizzata e quindi più giovane, probabilmente formata da colate vulcaniche successive.
Non vi sono prove di attività vulcanica ancora in atto.
Le faglie presenti sulla superficie sono interpretate come fratture della crosta provocate da locali rigonfiamenti ed espansioni del suolo; non vi è evidenza di un complesso di fenomeni analoghi a quelli che regolano le dinamiche della superficie terrestre.
Dell’interno di Marte si conosce poco.
Il valore relativamente basso della densità indica che il pianeta non può avere un nucleo metallico molto grande.
Inoltre Marte è privo di un campo magnetico misurabile.
La crosta del pianeta è spessa circa 200 km e non presenta fenomeni sismici.