Marte

Dagli anni '60 sono state inviate verso Marte dozzine di veicoli senza equipaggio, che includevano orbiter, lander e rover, per raccogliere dati e rispondere a domande sul pianeta rosso e il suo passato, che potrebbero portare a scoperte ulteriori per il passato, presente e futuro della Terra.

Il programma spaziale sovietico lanciò due sonde per il flyby verso Marte nell'ottobre 1960, soprannominate Mars 1960A e Mars 1960B, ma entrambe fallirono. Stesso esito ebbero altre tre sonde sovietiche lanciate nel 1962. Nel 1964, la sonda Zond 2 fu un altro tentativo fallito.

Nel 1964 la NASA, col progetto Mariner effettuò due tentativi di raggiungere Marte. Le sonde Mariner 3 e Mariner 4 erano identiche e il loro scopo era quello di effettuare i primi flyby del pianeta rosso. Il Mariner 3 venne lanciato il 5 novembre 1964 ma la copertura protettiva non riuscì ad aprirsi. Il 28 novembre 1964, venne lanciata con successo la sonda Mariner 4. La NASA continuò il programma Mariner con un altro paio di sonde per il flyby (Mariner 6 e Mariner 7), che raggiunsero il pianeta nel 1969.

 

 

Nel 1976 le due sonde Viking I e II entrarono nell'orbita di Marte e entrambe inviarono un lander. Queste due missioni inviarono le prime immagini a colori e dettagliati dati scientifici. Effettuarono misurazioni di temperatura e vennero osservate tempeste di sabbia stagionali, cambiamenti di pressione atmosferica e spostamenti di gas atmosferici tra le calotte polari.

Il 7 novembre 1996 la NASA lanciò il Mars Global Surveyor che entrò in orbita il 12 settembre 1997 e dopo un anno e mezzo iniziò la mappatura, nel marzo 1999; è stata studiata l'intera superficie del pianeta, la sua atmosfera e i dati raccolti sono stati maggiori di quelli raccolti da tutte le altre sonde precedenti.

Il 2 giugno 2003 la sonda Mars Express dell'ESA venne lanciata verso Marte, ed essa era costituita dall' orbiter Mars Express e dal lander Beagle 2. I contatti con il lander fallirono, invece, l' orbiter Mars Express confermò la presenza di ghiaccio d'acqua e di ghiaccio di anidride carbonica nel polo Sud del pianeta.

Poco dopo il lancio di Mars Express, la NASA inviò una coppia di rover gemelli. Il rover Spirit (MER-A) venne lanciato il 10 giugno 2003 e il rover Opportunity. Entrambi effettuarono ricerche geologiche. I dati inviati dal rover Opportunity mostravano come quelle rocce fossero state in passato immerse nell'acqua, in seguito venne ipotizzato che esse dovevano essere state immerse in un mare salato.

 

 

 

Infine la sonda Phoenix, missione realizzata dalla University of Arizona, è stata lanciata il 4 agosto 2007 ed è felicemente atterrata in prossimità del polo nord del pianeta il 25 maggio 2008, trasmettendo subito le prime immagini.

 

Marte orbita attorno al Sole ad una distanza media di 227.936.000 Km (1,52 UA) la cui eccentricità è di 0,093 e di conseguenza la sua distanza da Sole nel perielio è di 206.644.000 Km e nell’afelio 249.228.000 Km. Il suo piano orbitale, inoltre, è inclinato di 1,85 gradi rispetto all'eclittica.

La velocità media siderale del pianeta è di 24,07 Km/s, ciò comporta un periodo siderale 686,96 giorni (1,88 anni giuliani); il giorno solare di Marte è poco più lungo di quello terrestre: 24 ore, 37 minuti e 23 secondi.

L'asse di rotazione marziano, che risulta essere simile a quello della Terra, è inclinato di 25,19 gradi. Per questo motivo le stagioni si assomigliano eccezion fatta per la durata doppia su Marte.

Marte è un pianeta il cui diametro misura 6.804,9 Km (con uno schiacciamento polare dell'1% circa) e si estende per una superficie di 1,448∙1014 m2. Ha una massa pari ad appena l'11% di quella terrestre, 6,41∙1023 kg e la su densità media è di 3,93∙103 kg/m3, 3,95 volte quella dell'acqua.

Infine Marte ha una magnitudine apparente che passa da +1,8 alla congiunzione fino a -2,9 all'opposizione perielica (fenomeno che si verifica ogni due anni circa e quindi rende il pianeta difficile da osservare); ad occhio nudo, il pianeta solitamente appare di un marcato colore giallo, arancione o rossastro e per luminosità è il più variabile tra tutti i pianeti visibile dalla Terra nel corso della sua orbita.

Marte è un pianeta esterno alla Terra e l'avvicinarsi all'opposizione (Sole, Terra e Marte allineati) comporta l'inizio di un periodo di moto retrogrado. La Terra sembrerà muoversi in direzione opposta all’orbita di Marte formando un "loop" se si considera la volta celeste sullo sfondo come riferimento.

 

 

Sapendo che Marte orbita più lentamente rispetto alla Terra, dato che è esterno, il suo periodo di rivoluzione corrisponde a quasi due anni giuliani, e il moto apparente del pianeta è caratterizzato da differenti situazioni che si succedono nel tempo.

Le cause principali di questo fenomeno sono le differenti velocità e inclinazione dell’orbita del pianeta (Marte) rispetto a quelle della Terra.

In maniera schematica si può analizzare il moto del pianeta Marte, visto dalla Terra, all’avvicinarsi all’opposizione:

• all’inizio il pianeta ha un moto diretto
• poi il pianeta sembra fermarsi
• inizia a tornare indietro sui suoi passi (moto retrogrado)
• in seguito il moto del pianeta si arresta di nuovo
• infine il pianeta riprende il suo moto diretto.

 

 

Il moto retrogrado del pianeta Marte analizzato dall’alto, con la Terra al centro, è messo in risalto dalla seguente immagine che illustra, inoltre, le opposizioni del pianeta dal 2003 al 2018.

 

L'atmosfera di Marte, a causa della bassa gravità del pianeta, è estremamente rarefatta e completamente priva dei gas più leggeri, quindi i venti solari colpiscono direttamente la sua ionosfera e questo mantiene l'atmosfera del pianeta piuttosto sottile per via della continua asportazione di atomi dalla parte più esterna della stessa.

L'atmosfera presenta una ricca quantità di polveri, la cui dimensione media delle particelle sospese è di circa 1,5 micrometri, che conferiscono al pianeta una caratteristica colorazione arancione-marrone. L'atmosfera marziana è composta principalmente di anidride carbonica (95%), azoto (2,7%), argon (1,6%), ossigeno (0,13%), monossido di carbonio (0,07%) e vapore acqueo (0,03%).

Inoltre è provato che nell’atmosfera marziana è presente anche metano, in certe zone anche in grandi quantità; si presenta con una concentrazione volumetrica di circa 10 parti per miliardo. La presenza di un simile gas, altamente instabile, rende necessario supporre l'esistenza di un processo di rigenerazione del metano; s’ipotizza un'origine vulcanica, cometaria o biologica (presenza di microrganismi metanogeni).

L’estrema rarefazione dell’atmosfera non consente una distribuzione uniforme del calore, come sulla Terra, di conseguenza la temperatura al suolo va incontro a forti escursioni: dai -140°C degli inverni polari a 20°C dell'estate.

Uno strato così sottile di atmosfera determina anche una pressione atmosferica bassa, quella di Marte è pari a 1% rispetto a quella della Terra; infatti, la pressione atmosferica media del pianeta è di 700 Pa, ma varia da un minimo di 30 Pa sull'Olympus Mons a oltre 1.155 Pa nella depressione di Hellas Planitia.

 

Il suolo di Marte è ricoperto da una moltitudine di rocce e da uno strato di sabbia profondo qualche centimetro.

Marte ha una superficie ricca di basalto. Alcune zone però mostrano quantità predominanti di silicio, ma gran parte della superficie è coperta da ossido ferrico che gli conferisce il suo peculiare colore rosso intenso.

La superficie di Marte non pare movimentata dall'energia che caratterizza quella terrestre. In sostanza, Marte non ha una crosta suddivisa in placche, e quindi la tettonica a zolle del modello terrestre risulta inapplicabile a tale pianeta.

Dal punto di vista topografico, Marte presenta una netta differenza tra i due emisferi: a nord dell'equatore sono presenti numerosi formazioni vulcaniche di grandi dimensioni con flussi di colate laviche solidificate, numerose scarpate e canyon. Mentre a sud la superficie si compone principalmente di una crosta rocciosa molto antica, attraversata da numerosi canali naturali lunghi centinaia di km e larghi qualche decina e, inoltre, segnata da migliaia di crateri.

L'attività vulcanica sul pianeta è stata molto intensa, testimoniata dalla presenza di imponenti vulcani.

Nell’emisfero nord, infatti, la regione principale denominata Tharsis, è sede di grandi vulcani, ed è un vasto rigonfiamento che copre un'area di circa 30 milioni di chilometri quadrati e si eleva sulle regioni circostanti di circa 10 km.

Qui si trovano alcuni tra i più grandi vulcani del Sistema Solare, tra cui l'Olympus Mons, con una base di 600 km e un'elevazione pari a circa 27 km rispetto alle pianure circostanti. Esso è simile ai vulcani a scudo delle isole Hawaii.

 

 

Un gigantesco canyon, lungo 4.000 km, largo 700 km e una profondità massima di 7 km attraversa il pianeta all'altezza dell'equatore e prende il nome di Valles Marineris. Si tratta di un complesso di fratture geologiche dieci volte più lungo, sette volte più largo e sette volte più profondo del Gran Canyon.

 

 

Un altro importante canyon è la Ma'adim Vallis. La valle è orientata lungo la direttrice nord-sud; il canale arriva ad una profondità di 7 km, raggiunge una larghezza massima di 20 km e si estende per circa 800 km.

 

Marte presenta inoltre approssimativamente 43.000 crateri d'impatto con un diametro superiore a 5 km. Uno dei più importanti tra questi risulta essere il Bacino Hellas, con un diametro di 2.300 Km e una profondità di circa 7 Km.
Il più grande cratere meteoritico di Marte è il Bacino Boreale.

 

Analogamente agli altri pianeti rocciosi conosciuti, Marte presenta una struttura interna tipicamente composta da un nucleo centrale, da un mantello e da una crosta superficiale.

La crosta ha uno spessore medio di 50 km con un picco di 125 km. Per fare un confronto con quella terrestre, che ha uno spessore di circa 40 km, si potrebbe dire che la crosta marziana è tre volte più spessa, considerando le dimensioni doppie del nostro pianeta.

Il mantello, più denso di quello terrestre (di circa 2,35 volte), è composto soprattutto da silicati. Attualmente è stato possibile identificare la composizione del mantello fino ad una pressione di 23,5 GPa e la sua composizione include olivina, clinopirosseno, ortopirosseno e granato.

Il nucleo di Marte è composto principalmente da ferro con il 14-17% di solfuro di ferro e si estende per un raggio compreso fra 1.500 e 2.100 km. Molto probabilmente il nucleo non è liquido, ma allo stato viscoso; di conseguenza Marte non presenta un campo magnetico apprezzabile (massimo 5 nT, nanoTesla) né attività geologica di rilievo.