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Mart (astronomia)

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Mart
OSIRIS Mars true color.jpg
Una imatge en color del planeta Mart presa per la sonda espacial Rosetta el 2007
Mare estrella Sol
Classificació Planeta Terra
Paràmetres orbitals
(en aquell moment J2000)
Eix semi-major 227 936 637 km
1.52366231 au [1]
Perihelio 206 644 545 [2] km
1.381 au
Afelió 249 228 730 [2] km
1.666 au
Circum. orbital 1 429 000 000 km
9.552 au
Període orbital 686.9600 dies
(1.880794 anys )
Període sinòdic 779,96 dies
(2.1354 anys)
Velocitat orbital 21,972 km / s (min)
24,077 km / s (mitjana)
26,499 km / s (màxim)
Inclinació
a l’ eclíptica
1,85061 °
Respecteu la inclinació
a equat. del Sol
5,65 °
Excentricitat 0,09341233
Longitud de
node ascendent
49,57854 °
Argom. del periheli 286,46230 °
Satèl·lits 2
Anells 0
Dades físiques
Diàmetre igual 6 804,9 km [1] [2]
Diàmetre polar 6 754,8 km [2]
Trituradora 0,00589 [2]
Superfície 1.448 × 10 14 [1]
Volum 1,6318 × 10 20 [1]
Missa
6,4185 × 10 23 kg [1]
0,107 M
Densitat mitjana 3,934 g / cm³ [1]
Acceleració de gravetat a la superfície 3,69 m / s²
(0,376 g)
Velocitat d’escapament 5 027 m / s [1]
Període de rotació 1,025957 dies
(24 h 37 min 23 s)
Velocitat de rotació
(a l'equador)
241,17 m / s
Inclinació axial 25,19 ° [2]
Pol nord AR 317,68143 ° (21 h 10 min 44 s) [1]
Declinació 52,88650 ° [1]
Temperatura
superficial
133 K (−140 ° C ) (mín.)
210 [1] K (−63 ° C) (mitjana)
293 K (20 ° C) (màx.)
Pressió atmosfèrica 6,36 mbar [2]
Albedo 0,15 [1]
Dades observacionals
Aplicació Magnitude. −2,00 [2] (mitjana)
−2,91 [2] (màxim)
Aplicació Magnitude. −2,94 i 1,86
Diàmetre
aparent
3,5 " [2] (min)
25,1 " [2] (màxim)

Mart és el quart planeta del sistema solar per ordre de distància al Sol ; [3] és visible a simple vista i és l'últim dels planetes de tipus terrestre després de Mercuri , Venus i la Terra . Anomenat planeta vermell pel seu color característic causat per la gran quantitat d' òxid de ferro que el cobreix, [3] Mart pren el seu nom de la deïtat homònima de la mitologia romana [3] i el seu símbol astronòmic és la representació estilitzada de l'escut i de llança del déu ( Símbol de Mart.svg ; Unicode : ♂).

Tot i tenir temperatures mitjanes superficials força baixes (entre -120 i -14 ° C ) [3] i una ' atmosfera molt prima, és el planeta més semblant a la Terra entre els del sistema solar. Les seves dimensions són intermèdies entre les del nostre planeta i les de la Lluna , i té la inclinació de l’eix de rotació i la durada del dia similar a les de la Terra. La seva superfície presenta formacions volcàniques , valls , casquets polars i deserts sorrencs i formacions geològiques que suggereixen la presència d’una hidrosfera en un passat llunyà. La superfície del planeta apareix molt crateritzada , a causa de l’absència quasi total d’agents erosius (principalment activitat geològica, atmosfèrica i hidrosfèrica) i l’absència total d’activitat tectònica de plaques capaç de formar i modelar estructures tectòniques. [4] [5] La densitat molt baixa de l' atmosfera no és capaç de consumir la majoria dels meteors , que per tant arriben al sòl amb més freqüència que a la Terra. Entre les formacions geològiques més notables de Mart hi ha: Olympus Mons , o Mount Olympus, el volcà més gran del sistema solar (alt 27 km ); el Valles Marineris , un llarg canó considerablement més gran que els terrestres; i un enorme cràter a l'hemisferi nord, amb un 40% d'ample de tota la superfície marciana. [6] [7]

Després de l’ observació directa, Mart presenta variacions de color, històricament atribuïdes a la presència de vegetació estacional, que canvien a mesura que varien els períodes de l’any; però les observacions espectroscòpiques posteriors de l'atmosfera han abandonat fa molt de temps la hipòtesi que hi podria haver mars, canals i rius o una atmosfera prou densa. La negació final va sorgir de la missió Mariner 4 , que el 1965 mostrava un planeta desert i àrid, animat per tempestes de sorra periòdiques i particularment violentes. Les missions més recents han destacat la presència d’aigua congelada. [8]

Dos satèl·lits naturals orbiten al voltant del planeta, Fobos i Deimos , de mida petita i forma irregular.

Observació

Icona de la lupa mgx2.svg El mateix tema en detall: Observació de Mart .
Imatge de Mart presa per un telescopi amateur (2003)

A simple vista, Mart sol aparèixer en un marcat color groc, taronja o vermellós i, en brillantor, és el més variable durant la seva òrbita entre tots els planetes externs: la seva magnitud aparent passa de fet d’un mínim de +1,8 a un màxim. −2,91 a l' oposició perihelica [2] (també anomenada gran oposició ). A causa de l' excentricitat orbital , la seva distància relativa varia amb cada oposició, determinant oposicions petites i grans, amb un diàmetre aparent de 3,5 a 25,1 segons d'arc . El 27 d'agost de 2003 a les 9:51:13 UT, Mart es va trobar tan a prop de la Terra com sempre gairebé 60 000 anys : 55 758 006 km (0,37271925 au ). Això va ser possible perquè Mart estava a un dia de l’oposició i a uns tres dies del seu periheli, cosa que el va fer particularment visible des de la Terra. Tanmateix, aquest enfocament només és lleugerament inferior als altres. Per exemple, el 22 d’agost de 1924, la distància mínima era de 0,372846 unitats astronòmiques (55 777 000 km) i s’espera que el 24 d’agost de 2208 sigui de 0,37279 unitats astronòmiques (55 769 000 km). [9] L'enfocament més proper d'aquest mil·lenni tindrà lloc el 8 de setembre de 2729, [10] quan Mart estarà a 0,372004 unitats astronòmiques (55 651 000 km) de la Terra. [11]

Amb l'observació a través del telescopi són visibles alguns detalls característics de la superfície, que van permetre als astrònoms del segle XVI al XX especular sobre l'existència d'una civilització organitzada al planeta. Un lent lent de 70-80 mm és suficient per resoldre taques clares i fosques a la superfície i casquets polars; [12] ja amb 100 mm es pot reconèixer el Syrtis Major Planum . L’ajut de filtres de colors també permet delimitar millor les fronteres entre regions de diferent naturalesa geològica. [13] Amb un objectiu de 250 mm i unes condicions de visibilitat òptimes, són visibles els personatges principals de la superfície, les crestes i els canals. [14] La visió d'aquests detalls pot quedar parcialment enfosquida per les tempestes de sorra a Mart que poden estendre's fins a cobrir tot el planeta. [15]

Moviment retrògrad aparent de Mart el 2003 vist des de la Terra (simulació realitzada amb Stellarium )

L’aproximació de Mart a l’oposició implica l’inici d’un període d’ aparent moviment retrògrad , durant el qual, si ens referim a la volta celeste, el planeta apareix en moviment en la direcció oposada a l’ordinari [16] (per tant, de l’est a l'oest en lloc de l'oest a l'est) amb la seva òrbita que sembla formar un 'noose' (en anglès "loop"); el moviment retrògrad de Mart dura de mitjana 72 dies.

Història de les observacions

Després de Venus i Júpiter , Mart és el planeta més fàcilment identificable de la Terra per la seva gran brillantor relativa i el seu característic color vermell. Tot i no tenir en compte les boires del temps, els primers a observar Mart amb detall van ser els egipcis. [17] [18] La informació detallada sobre Mart ens arriba dels babilonis. [19] [20] . Els indis i els xinesos van fer tants estudis detallats. [21] Les poblacions de la cultura etrusca-grecoromana la van associar amb la imatge de Maris / Ares / Mars , déu de la guerra . [3] Aristòtil és un dels primers a descriure observacions de Mart, que també va assenyalar el seu pas per darrere de la Lluna [22] obtenint així una prova empírica de la concepció d’un univers geocèntric amb la terra al centre del sistema en lloc de la Dg. [19] [20] El 13 d'octubre de 1590 Michael Maestlin va observar l'única ocultació documentada de Mart des de Venus a la ciutat alemanya de Heidelberg . [23] El 1609 Galileu va ser el primer home que va apuntar un telescopi cap a Mart.

Va ser només a finals del segle XIX que les acurades observacions i millores tecnològiques van permetre obtenir una visió prou nítida com per distingir les característiques del sòl marcià. El 5 de setembre de 1877 hi va haver una oposició perihelica i aquell any l’astrònom italià Giovanni Schiaparelli , en aquell moment a Milà , va utilitzar un telescopi de 22 cm per dibuixar el primer mapa detallat de Mart la nomenclatura de la qual encara és l’oficial. El resultat van ser unes estructures que l'astrònom va anomenar " Canals " (més tard es va demostrar que eren il·lusions òptiques) ja que la superfície del planeta tenia diverses línies llargues a les quals atribuïa noms de famosos rius terrestres. [24] [25]

Percival Lowell , aquí observant Venus de dia (1914), era un gran observador de Mart i va publicar les seves obres en tres llibres dedicats al "planeta vermell".

La incorrecta traducció en anglès del terme "canals" utilitzat en les obres de Schiaparelli (el terme canal , o "canal artificial", en lloc del canal genèric) va fer que el món científic cregués que a Mart hi havia canals de reg artificials [26]. ] mentre que en realitat el científic només havia parlat de grans ranures a la superfície. Influït per aquestes traduccions, l’ astrònom nord- americà Percival Lowell va fundar un observatori , l’ Observatori Lowell , equipat amb un 300 i 450 mm que es van utilitzar en l'oposició particularment favorable de 1894 i posteriors. Va publicar diversos llibres sobre Mart i les seves teories sobre l’existència de la vida al planeta, basades també en l’origen artificial dels canals, van influir notablement en l’opinió pública. [27] Entre els astrònoms que van observar els canals marcians ara característics, també recordem Henri Joseph Perrotin i Louis Thollon de Niça . [28] En aquell moment va néixer la imatge d'un món vell (en oposició a una Terra de mitjana edat i una Venus primitiva), on la sequera havia obligat la madura civilització marciana a immenses obres de canalització: un topos que tindrà un èxit considerable a ciència ficció .

Durant molt de temps es va creure que Mart era un planeta cobert de vegetació i alguns mars: els canvis estacionals de Mart van provocar una reducció dels casquets polars a l’estiu i van crear grans taques fosques a la seva superfície. Tot i això, les observacions al telescopi no van ser capaces de confirmar aquestes especulacions: a mesura que progressava la qualitat dels telescopis, es va produir una reducció dels canals, fins que el 1909 Camille Flammarion , amb un telescopi de 840 mm , dissenys irregulars observats però sense canals. [29]

L’estacionalitat marciana va ser una inspiració, malgrat la manca d’evidències, per a les teories sobre la possible estructura de l’ ecosistema de Mart fins als anys seixanta del segle XX . Per reforçar aquestes tesis, també es van presentar escenaris detallats sobre el metabolisme i els seus cicles químics. [30]

Els avenços en l'observació espacial també van permetre descobrir els dos satèl·lits naturals, Fobos i Deimos , probablement asteroides capturats per la gravetat del planeta. L'existència d'aquests satèl·lits ja es postulava des de feia temps, tant que més d'un segle i mig abans Jonathan Swift va citar algunes dades orbitals aproximades als viatges de Gulliver .

Les expectatives del gran públic no es van complir quan, el 1965 , la sonda Mariner 4 va arribar al planeta per primera vegada, sense detectar signes de construcció. [31] El primer aterratge de sondes automàtiques es va produir onze anys més tard, amb les missions Viking I i II , en realitat es van detectar traces de vida però després no es van detectar compostos orgànics de carboni a la superfície i, per tant, les proves de vida es van descartar com a incorrectes ( des del posterior descobriment de la presència de compostos orgànics, s’han obert discussions i dubtes). Des de finals del segle passat, Mart ha tornat a ser el destí de nombroses sondes nord-americanes i europees , que han conduït a una millora significativa del coneixement del planeta; gràcies a la missió Mars Global Surveyor , finalitzada a finals del 2006 , es van obtenir mapes molt detallats de tota la superfície de Mart. El 2005, l'administració nord-americana va encarregar finalment a la NASA l' estudi d'una possible missió humana a Mart.

Exploració de Mart

Icona de la lupa mgx2.svg El mateix tema en detall: Exploració de Mart .

La Unió Soviètica , els Estats Units , Europa , el Japó i la Xina han dut a terme nombroses missions a Mart per estudiar la seva geologia, atmosfera i superfície.

Tanmateix, es va trobar que aproximadament la meitat de les missions eren fallades consistents en pèrdues i diversos problemes tècnics. [32] També per aquesta raó, el planeta conserva el seu encant, el seu misteri i, més generalment, una motivació addicional per continuar la investigació. Les possibilitats de trobar rastres de vida en aquest planeta, segons ens sembla, són extremadament petites; tanmateix, si es confirmés la presència d’aigua a l’antiguitat, augmentarien les possibilitats de trobar rastres de la vida passada.

Les missions espacials estan obligades a llançar finestres de 2-3 mesos cada 780 dies, que corresponen al període sinòdic. [33]

Missions passades

Vista del sòl de Mart des de Viking 1 (11 de febrer de 1978)

El primer èxit va arribar el 1964 amb el pas a prop de Mart del Mariner 4 de la NASA . [32] La primera observació estreta de Mart va ser molt controvertida: tot i que, d'una banda, l'entusiasme per l'èxit hauria d'haver empès econòmicament i políticament cap a altres missions, de l'altra els resultats completament diferents de les expectatives d'un planeta prolífic, amb vida i vegetació, va provocar una reducció significativa dels recursos destinats a l’exploració del planeta, cancel·lant i posposant algunes missions ja previstes. [34] El primer desembarcament va tenir lloc el 1971 gràcies als Mars 2 i 3 soviètics que, però, van perdre el contacte amb la Terra uns minuts més tard. [32] A continuació, la NASA va llançar el programa Viking de 1975, format per dos satèl·lits en òrbita amb un mòdul d'aterratge que va arribar a terra el 1976. [32] Viking 1 va estar operatiu durant sis anys i Viking 2 durant tres. [32] Gràcies a la seva activitat hi va haver les primeres fotos en color de la superfície marciana i mapes de tanta qualitat que encara es fan servir. Pel que fa a les proves biològiques, els resultats van ser sorprenents, però considerats ambigus i poc concloents.

Segell postal Lander Mars 3 ( Unió Soviètica , 1972)

El 1988 es van enviar els mòduls soviètics del programa Phobos (Phobos 1 i Phobos 2) per a l'estudi de Mart i les seves dues llunes; El senyal de Phobos 1 es va perdre mentre viatjava i Phobos 2 va poder enviar fotos del planeta i Fobos, però va fallar abans de llançar dues sondes a la lluna. [32]

Després que el Mars Observer fracassés el 1992, [32] la NASA va enviar el Mars Global Surveyor el 1996; [32] La missió cartogràfica va ser un èxit complet i va acabar el 2001. El contacte es va trencar el novembre del 2006 després de 10 anys en òrbita marciana. Un mes després del llançament del Surveyor, la NASA va llançar el Mars Pathfinder amb el robot d'exploració Sojourner , que va aterrar a Ares Vallis ; [32] Aquesta missió també va ser un èxit i es va fer famosa per les imatges que va enviar a la Terra.

Mòdul d'aterratge de Spirit fotografiat des del propi rover després d'aterrar (2004)

El 2001, la NASA va enviar el satèl·lit Mars Odyssey que, equipat amb un espectròmetre de raigs gamma , va identificar grans quantitats d'hidrogen en el regolit marcià. Es creu que l’hidrogen estava contingut en grans dipòsits de gel. [35] La missió científica de la nau espacial va acabar el setembre del 2010 i des de llavors s'ha utilitzat com a satèl·lit de comunicacions entre missions als centres de control superficial i terrestre del planeta. [32]

Els twin rovers Spirit (MER-A) i Opportunity (MER-B), llançats per la NASA, van arribar amb èxit al sòl marcià el gener del 2004. Entre els principals descobriments hi ha la prova definitiva de l’existència d’aigua líquida en el passat, gràcies al descobriment de les seves traces en ambdós punts d’aterratge. [36] Els dimonis de sorra i els forts corrents també han allargat la vida dels rovers netejant constantment els panells solars . El 22 de març de 2010, es van perdre els contactes amb Spirit, [37] mentre que el 10 de juny de 2018, aquells amb Opportunity. [38]

El 12 d'agost de 2005 va ser el torn de Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA , que va arribar a la seva destinació el 10 de març de 2006 per a una missió de dos anys. Entre els objectius es trobava la cartografia del terreny marcià i de les condicions atmosfèriques per trobar un lloc d’aterratge adequat per a missions posteriors. El Mars Reconnaissance Orbiter va prendre les primeres imatges d’allaus al pol nord del planeta el 3 de març de 2008. [39]

El Phoenix Mars Lander , llançat el 4 d'agost de 2007, va arribar al pol nord marcià el 25 de maig de 2008. [32] El mòdul estava equipat amb un braç mecànic amb un abast de 2,5 metres capaç de cavar 1 metre al sòl, i també tenia una càmera en miniatura que el 15 de juny del 2008 va descobrir una substància que el 20 del mateix mes va resultar ser aigua. [40] [41] La missió va acabar el 10 de novembre amb la pèrdua definitiva de tot contacte, ja que arribava la temporada d'hivern marciana.

D’altra banda, la missió Fobos-Grunt , dirigida cap a la lluna Fobos, llançada el novembre del 2011 i estavellada a terra el gener següent, no va tenir èxit, després que els problemes tècnics que es van produir immediatament després de col·locar-la en òrbita terrestre baixa van impedir la continuació del viatge cap al seu objectiu. [32]

Entre 2007 i 2011, l'ESA i Rússia van realitzar una simulació de viatges humans a Mart i tornada com a part del projecte Mars-500 . [42]

Representació del Mars Science Laboratory, 2007

Missions en curs

El 2003, l' ESA va llançar el Mars Express Orbiter juntament amb el mòdul d'aterratge Beagle 2 , que es va declarar perdut a principis de febrer del 2004. [32] L' equip de l'Espectròmetre de Fourier Planetari , allotjat al satèl·lit, va descobrir la presència de metà a Mart. El juny del 2006, l'ESA també va anunciar albiraments d' aurores al planeta. [43] Donats els importants resultats científics obtinguts, la missió es va estendre fins al 2020. [44]

El 6 d'agost de 2012, el rover Curiosity , el més gran en termes de mida i complexitat tecnològica desenvolupat per la NASA, va aterrar a Mart [45] [46] amb l'objectiu d'investigar la capacitat actual i passada del planeta per mantenir la vida. La sonda va trobar aigua, sofre i substàncies clorades a les primeres mostres de sòl marcià, testimoni d’una química complexa. La NASA ha especificat que el resultat és només la confirmació que els instruments de la nau van funcionar perfectament i que s'han trobat indicacions de compostos orgànics, però que no és possible excloure que aquests poguessin haver estat transportats a Mart per la mateixa Curiosity. [47]

La Missió Orbitadora de Mars , també coneguda amb el nom informal de Mangalyaan , va ser la primera missió per a l'exploració de Mart de laIndian Space Research Organisation (ISRO), el vector del qual es va llançar el 5 de novembre de 2013 per arribar a l'òrbita marciana el 24 de setembre, 2014. [32] La missió es va dissenyar per desenvolupar les tecnologies necessàries per al disseny, programació, gestió i control d’una missió interplanetària. Per tant, l'agència espacial índia va ser la quarta a arribar a Mart, després de la RKA russa, la NASA dels Estats Units i l'ESA europea. [48]

La sonda espacial MAVEN es va llançar amb èxit el 18 de novembre de 2013 amb un coet Atlas V des de l’estació de la Força Aèria de Cape Canaveral, per entrar en una òrbita el·líptica al voltant de Mart el 22 de setembre de 2014, [32] a una altitud entre 145 km i 3.870 milles ( 6 228 km ) de la superfície.

El 14 de març de 2016, l'ESA va llançar el Trace Gas Orbiter (TGO) i Lander Schiaparelli, part de la missió ExoMars [49] . Lander Schiaparelli va intentar, sense èxit, aterrar el 16 d'octubre del mateix any [50] .

El 2018 es va llançar la missió US InSight [51] amb un lander i dos CubeSats [52] sobrevolant-se, per dur a terme un estudi en profunditat de l'estructura interna del planeta.

La NASA el febrer de 2021 va publicar un vídeo de l'arribada del rover Perseverance a Mart. [53]

Missions futures

A la finestra de llançament del 2020 s’espera un nombre substancial de missions de diverses agències, tant privades com públiques. Com a part d’ ExoMars , un rover serà enviat a la superfície de Mart: serà el primer rover capaç de perforar el terra fins a 2 metres de profunditat per establir la possible existència de vida passada al planeta. [54] [55] Amb aquest propòsit, les mostres proporcionades per la broca seran analitzades per Urey, el detector de matèria orgànica i oxidants finançat per la NASA, que també és capaç de detectar traces de molècules orgàniques i determinar si s’originen de la vida formes o menys i, si és així, quines condicions van fer que desaparegués. [56] La missió Exomars també tindrà entre els seus objectius la validació de les tecnologies necessàries per a l'exploració segura del planeta en la perspectiva d'un "retorn de la mostra de Mart", que és una missió d'anada i tornada a la Terra. [57] La NASA planeja enviar Mart 2020 , el rover bessó de Curiosity però amb una instrumentació científica diferent, per estudiar l'habitabilitat de Mart, definir el clima i preparar-se per a futures missions humanes, provant també la producció d'oxigen in situ . [58]

El Tokyo NICT, Institut Nacional de Tecnologia de la Informació i les Comunicacions, en col·laboració amb la Universitat de Tòquio ha dissenyat el Mars Terahertz Microsatellite, un microsatèl·lit dedicat a l’estudi dels isòtops d’oxigen presents a l’atmosfera marciana, que es llançarà com a càrrega útil secundària a una missió encara per concretar. [59] Emirates Mars Mission , una missió dels Emirats Àrabs Units , amb la sonda Mars Hope que es llançarà des del centre espacial Tanegashima , també es dedicarà a l'estudi de l'atmosfera. [60] L' agència espacial xinesa amb la missió HX-1 enviarà una sonda molt més complexa, inclosos orbitadors, landers i rovers, equipada amb un radar de profunditat per cartografiar l'escorça marciana fins a una profunditat de 400 metres. [61]

Producció hipotètica in situ de recursos per a la supervivència d’una tripulació humana

A la finestra següent, el 2022, l'Organització de Recerca Espacial de l'Índia, després de l'èxit de la Mars Orbiter Mission, preveu una segona missió, Mars Orbiter Mission 2 , composta per orbitadors, landers i rovers, per avançar en la investigació científica de l'atmosfera i Sòl marcià. [62] També el 2022, la companyia privada SpaceX planeja enviar una nau espacial per a la producció in situ dels recursos necessaris per a una hipotètica missió humana el 2024 . [63]

L'exploració tripulada de Mart ha estat vista com un objectiu a llarg termini pels Estats Units a través de la Visió per a l'Exploració Espacial anunciada el 2004 pel president George W. Bush [64] i posteriorment recolzada per Barack Obama [65] i Donald Trump . [66] Una cooperació entre la NASA i Lockheed Martin en aquest sentit ha conduït al llançament del projecte Orion , la missió de prova del qual està prevista per al 2020 a la Lluna i després va emprendre el viatge cap a Mart. El 2028, la NASA pretén enviar astronautes a Mart amb la missió espacial Mars Base Camp (MBC) . En canvi, l'ESA planeja enviar astronautes a Mart en el període comprès entre el 2030 i el 2035. La missió estarà precedida per l'enviament de grans mòduls a partir de l'ExOMars i una altra missió d'anada i tornada. [67]

Formació

Mart es va formar fa 4.600 milions d’anys, amb una història similar als altres tres planetes terrestres, és a dir, després de la condensació de la nebulosa solar , majoritàriament silicats . A causa de la major distància del Sol a la Terra, durant la fase inicial de formació a l'òrbita de Mart hi va haver una concentració més alta d'elements amb baixos punts d'ebullició, com ara clor , fòsfor i sofre , probablement apartats de les òrbites internes pel fort vent solar del jove Sol. [68]

La història del planeta es pot dividir en quatre eres geològiques que caracteritzen la seva formació i evolució.

PrenoachianoNoachianoEsperianoAmazzoniano

Noachian

Durant la primera era, fa uns 4.1 i 3.700 milions d’anys, el planeta va ser sotmès a un intens bombardeig tardà , del qual la Terra també va ser víctima. Al voltant del 60% de la superfície té marcadors d’aquella època, especialment els cràters d’impacte . El més gran es troba a l’hemisferi nord i té un diàmetre aproximat 10 000 km , gairebé la meitat de la circumferència del planeta. [69] [70]

Mapa d’elevacions que mostra la dicotomia de Mart, reconstruït a partir de les dades proporcionades pel Mars Global Surveyor (2001)

La hipòtesi més acreditada sobre la formació d’aquest cràter és l’impacte amb un planetoide de la mida de Plutó , que va deixar un rastre profund al planeta, la conca boreal, que ocupa aproximadament el 40% del planeta, donant una dicotomia única al solar sistema. [71] [72] . Una altra formació típica d’aquest període és la regió de Tharsis , sotmesa a un vulcanisme molt actiu i inundada, cap al final de l’era, per una gran quantitat d’aigua, molt abundant en aquells temps. Aquesta cadena d'esdeveniments podria haver permès condicions adequades per a la vida microbiològica . [73] [74]

Esperiano

Comparació entre la mida de França i l' Olympus Mons

Lentamente, in poco più di un miliardo e mezzo di anni, Marte passò da una fase calda e umida caratteristica del Noachiano a quella di pianeta freddo e arido osservabile attualmente; questa fase di transizione avvenne durante l'Esperiano, un periodo caratterizzato da un'intensa attività vulcanica e alluvioni catastrofiche che scavarono immensi canali lungo la superficie. [75] Sono tipiche di questo periodo le grandi pianure basaltiche e l' Olympus Mons , il vulcano più alto di tutto il sistema solare. [76] Le continue eruzioni portarono in superficie grosse quantità di anidride solforosa e acido solfidrico , mutando le grandi distese di acqua liquida in piccoli bacini di acqua ad alta acidità per via dell'acido solforico che si andò a formare. [77] [78] Sebbene la scomparsa dei fiumi e dei laghi sia generalmente considerata ascrivibile verso la fine di questa era, un recente modello realizzato da un team di scienziati statunitensi guidati da Edwin Kite sembra aprire la possibilità che l'esistenza dei corsi d'acqua sulla superficie sia stata possibile sino a meno di un miliardo di anni fa. [79] [80]

Amazzoniano

L'Amazzoniano, da circa 3 miliardi di anni fa a oggi, è caratterizzato da un periodo povero di bombardamenti meteoritici e da condizioni climatiche fredde e aride simili a quelle attuali. Una formazione tipica di questa era è l' Amazonis Planitia , una vasta pianura poco caratterizzata da crateri. [81] [82] Grazie all'attività geologica relativamente stabile e alla diminuzione degli effetti caotici del sistema solare, lo studio di queste formazioni relativamente recenti è possibile applicando molti principi elementari come la legge della sovrapposizione o il conteggio di crateri in un'area determinata per stimare età e sviluppo geologico della zona interessata. [83]

Parametri orbitali

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Parametri orbitali di Marte .
Vista delle orbite di Marte (rosso) e Terra (blu). Un'orbita di Marte ha durata quasi doppia di un'orbita terrestre

Marte orbita attorno al Sole a una distanza media di circa 2,28 × 10 8 km (1,52 au) e il suo periodo di rivoluzione è di circa 687 giorni [2] (1 anno, 320 giorni e 18,2 ore terrestri). Il giorno solare di Marte (il Sol ) è poco più lungo del nostro: 24 ore, 37 minuti e 23 secondi.

L' inclinazione assiale marziana è di 25,19° [2] 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 1,85° [2] da quello dell' eclittica .

A causa della discreta eccentricità della sua orbita , pari a 0,093, la sua distanza dalla Terra all'opposizione può oscillare fra circa 100 e circa 56 milioni di chilometri; solo Mercurio ha un'eccentricità superiore nel Sistema Solare. 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. [84] Marte ha un ciclo di eccentricità di 96 000 anni terrestri paragonati ai 100 000 della Terra; [85] 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 a diminuire nei prossimi 25 000 anni. [86]

Caratteristiche fisiche

Struttura interna

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Struttura interna di Marte .
La struttura interna del pianeta, ricostruzione artistica a cura della NASA

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. [87] 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. [88]

Grazie alle osservazioni della sua orbita attraverso lo spettrometro TES del Mars Global Surveyor e l'analisi dei meteoriti , è possibile sapere che Marte ha una superficie ricca di basalto . Alcune zone però mostrano quantità predominanti di silicio che potrebbe essere simile all' andesite sulla Terra. Gran parte della superficie è coperta da ossido ferrico che gli conferisce il suo peculiare colore rosso intenso. 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. [89]

Il mantello , più denso di quello terrestre (di circa 2,35 volte), è composto soprattutto da silicati e, benché sia inattivo, è all'origine di tutte le testimonianze di fenomeni tettonici e vulcanici sul pianeta. È stato possibile identificare la composizione del mantello fino a una pressione di 23,5 GPa e il modello di Dreibus e Wänke indica che la sua composizione include olivina , clinopirosseno , ortopirosseno e granato . [90]

Il nucleo è composto principalmente da ferro e nichel , con una percentuale intorno al 16% di zolfo [91] e si estende per un raggio di circa 1 800 km . [91] Molto probabilmente il nucleo è solido, [92] ma allo stato viscoso; di conseguenza Marte non presenta un campo magnetico apprezzabile, massimo 1 500 nT [93] né attività geologica di rilievo. Questo comporta la mancanza di protezione del suolo del pianeta dall'attività di particelle cosmiche ad alta energia; [94] tuttavia la maggiore distanza dal Sole rende meno violente le conseguenze della sua attività. Anche se Marte non dispone di un campo magnetico intrinseco, lo studio del paleomagnetismo ha provato che si sia avuta una polarità alternata attorno ai suoi due poli grazie al ritrovamento di rocce magnetizzate: le rocce formatesi prima della scomparsa della magnetosfera sono magnetizzate, a differenza di quelle formatesi dopo. [93]

Idrologia

Foto di una microscopica formazione rocciosa originata da interazione con acqua ripresa da Opportunity (2004)

La presenza di acqua allo stato liquido in superficie è possibile su Marte in quanto per l' equazione di Clapeyron (con la quale si calcola il rapporto di sublimazione di una sostanza tra pressione e temperatura) alla pressione atmosferica marziana media nominale, l'acqua è liquida all'incirca sotto i -40 C (dipendentemente dall'esatta pressione locale) per un piccolo intervallo, al di sotto del quale ghiaccia e al di sopra del quale evapora. Alcuni ritengono che la pressione atmosferica sia comunque eccessivamente bassa [95] [96] (salvo in zone di elevata depressione e per brevi periodi di tempo). Il ghiaccio d'acqua però è abbondante: i poli marziani infatti ne sono ricoperti e lo strato di permafrost si estende fino a latitudini di circa 60º. [97] 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. [98]

Si ritiene che grandi quantità di acqua siano intrappolate sotto la spessa criosfera marziana. La formazione della Valles Marineris e dei suoi canali di fuoriuscita dimostrano che durante le fasi iniziali della storia di Marte fosse presente una grande quantità di acqua allo stato liquido. Una testimonianza la si può ritrovare nella Cerberus Fossae, una frattura della crosta risalente a 5 milioni di anni fa, dalla quale proviene il mare ghiacciato visibile sulla Elysium Planitia con al centro la Cerberus Palus. [99] [100] Tuttavia è ragionevole ritenere che la morfologia di questi territori possa essere dovuta alla stagnazione di correnti laviche anziché all'acqua. [101] La struttura del terreno e sua inerzia termica paragonabile a quella delle pianure di Gusev, assieme alla presenza di formazioni coniche simili a vulcani, avvalorano la seconda tesi. In più la stechiometria molare frazionaria dell'acqua in quelle aree è solamente del 4% circa, [102] fatto attribuibile più a minerali idrati [103] che alla presenza di ghiaccio superficiale.

Grazie alle fotografie ad alta risoluzione del Mars Global Surveyor , è stata riscontrata la presenza di complesse reti naturali di drenaggio, apparentemente dotate di affluenti e corsi principali. Sono inoltre piuttosto frequenti elementi morfologici interpretabili come conoidi di deiezione e delta fluviali , che implicano un agente allo stato liquido con caratteristiche reologiche simili a quelle dell'acqua e non presentano differenze significative rispetto agli analoghi terrestri. La missione del rover Mars Science Laboratory (noto come Curiosity) ha consentito per la prima volta la ripresa di immagini ravvicinate di sedimenti marziani interpretabili senza ambiguità come depositi alluvionali e deltizi originati da corsi d'acqua, con caratteri sedimentologici del tutto assimilabili a quelli terrestri [104] . [105]

Il Mars Global Surveyor tuttavia ha anche fotografato alcune centinaia di esempi simili a canali di trasudamento presso crateri e canyon. Questi burroni ( gully ) sono maggiormente presenti su altipiani dell'emisfero australe e tutti hanno un orientamento di 30º rispetto al polo meridionale. [106] Non sono state riscontrate erosioni o crateri lasciando supporre una loro formazione piuttosto recente.

Pendio interessato da gully nella regione Centauri Montes, ripreso in due momenti successivi. Nella seconda immagine appare un elemento di colore chiaro che si configura come un nuovo deposito di sedimenti. Michael Meyer, il responsabile del Programma di Esplorazione Marziana della NASA, asserisce che solo un flusso di materiali con un elevato contenuto di acqua allo stato liquido può produrre un sedimento di tale forma e colore. Tuttavia non è ancora possibile escludere che l'acqua possa provenire da precipitazioni o da altre fonti che non siano sotterranee. [107] Ulteriori scenari sono stati considerati, compresa la possibilità che i depositi siano stati causati da ghiaccio di anidride carbonica o dal movimento di polveri sulla superficie marziana. [108] [109]

Altre prove dell'esistenza passata di acqua allo stato liquido su Marte provengono dalla scoperta di specifici minerali come ematite e goethite che in certi casi si formano in presenza di acqua. [110] A ogni modo, contemporaneamente alla scoperta di nuove prove dell'esistenza di acqua, vengono confutate precedenti ipotesi errate grazie agli studi di immagini ad alta risoluzione (circa 30 cm) inviate dal Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). [111]

Ad agosto del 2008 venne trovato del ghiaccio d'acqua sotto il suolo marziano, grazie alla sonda Phoenix che con i suoi strumenti ha rimosso il terreno che lo ricopriva; nei sol successivi il sottile strato di ghiaccio scoperto è sublimato lentamente. [112]

La sonda a ottobre dello stesso anno fu in grado di rilevare una leggera formazione di neve che si è sciolta prima di arrivare al suolo.

Acqua allo stato liquido

Nell'esplorazione moderna la NASA si è concentrata nella ricerca di acqua sul pianeta quale elemento base per lo sviluppo della vita. In passato erano stati osservati i segni della passata presenza di acqua: sono stati osservati canali simili ai letti dei fiumi sulla terra. È tuttora oggetto di molti dibattiti l'origine dell'acqua liquida che un tempo scorreva sul pianeta; l'acqua, sotto forma di ghiaccio, costituisce una piccola parte delle calotte polari (il resto è formato da anidride carbonica solida). Altra acqua si trova sotto il suolo del pianeta, ma in quantità ancora sconosciuta. La presenza di acqua nel sottosuolo del polo sud di Marte è stata confermata dalla sonda europea Mars Express nel gennaio del 2004 ; nel 2005 il radar MARSIS ha individuato un deposito di ghiaccio dello spessore maggiore di un chilometro tra gli 1,5 ei 2,5 km di profondità, nei pressi della regione di Chryse Planitia . Nel luglio 2008 annunciò le prove della presenza dell'acqua su Marte. [113] Nel settembre 2015, su un articolo su Nature Geoscience , è stata annunciata, sulla base delle ricognizioni del MRO, la scoperta di acqua liquida sul pianeta, confermando le teorie di molti studiosi e astronomi; si tratta di piccoli rigagnoli di acqua salata, che si generano periodicamente. [114]

Il 28 settembre 2015 , la NASA ha annunciato di avere delle prove concrete che sulla superficie di Marte scorra acqua salata allo stato liquido sotto forma di piccoli ruscelli ma si tratta comunque di speculazione e non di osservazione diretta. [115] Invece le analisi radar condotte dal 2012 al 2015 dalla sonda Mars Express hanno permesso di rilevare senza alcun dubbio una distesa di acqua salata allo stato liquido sotto la calotta polare australe. [116] [117]

Superficie

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Superficie di Marte .
Mappa topografica di Marte. Sono evidenti gli imponenti altipiani vulcanici (in rosso) ei profondi crateri (in blu)

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 caratterizzata 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 a una collisione del pianeta con un oggetto con dimensioni pari a quelle di Plutone , avvenuta circa 4 miliardi di anni fa. [71] [118] 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 strappando il primato al Bacino Polo Sud-Aitken . [6] [7] 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.

L' Olympus Mons , il vulcano più alto del sistema solare in un'immagine del 1978 catturata dalla sonda Viking 1

L'attività vulcanica è stata molto intensa, come testimonia la presenza di imponenti vulcani. Il maggiore di essi 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 [119] . Esso è molto simile ai vulcani a scudo delle isole Hawaii , originatisi dall'emissione per lunghissimi tempi di lava molto fluida. [120] Uno dei motivi per i quali tali giganteschi edifici vulcanici sono presenti è che, per l'appunto, 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.

Un gigantesco canyon, lungo 5 000 km , largo 500 km e profondo 5–6 km attraversa il pianeta all'altezza dell'equatore e prende il nome di Valles Marineris , ed è l'unica struttura vagamente simile a quelle osservate nel XIX secolo e considerate poi uno dei più grandi sbagli della moderna astronomia. 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. [121] La struttura di questo canyon è tale da far sembrare minuscolo il Grand Canyon americano. L'equivalente terrestre sarebbe un canyon che partendo da Londra arriva a Città del Capo , con profondità dell'ordine dei 10 km. Questo consente di capire come tale canyon abbia una considerevole importanza per la struttura di Marte, e come esso non sia classificabile con casi noti sulla Terra. Un altro importante canyon è la Ma'adim Vallis (dal termine ebraico che indica appunto Marte). La sua lunghezza è di 700 km, la larghezza 20 km e raggiunge in alcuni punti una profondità di 2 km. Durante l'epoca Noachiana la Ma'adim Vallis appariva come un enorme bacino di drenaggio di circa 3 milioni di chilometri quadrati. [122]

Marte presenta inoltre approssimativamente 43 000 crateri d'impatto con un diametro superiore a 5 km; [123] il maggiore tra questi risulta essere il Bacino Hellas , una struttura con albedo chiara visibile anche dalla Terra. [124] Marte, per le sue dimensioni, ha una probabilità inferiore della Terra di entrare in collisione con un oggetto esterno, tuttavia il pianeta si trova più prossimo alla cintura degli asteroidi ed esiste la possibilità che entri addirittura in contatto con oggetti intrappolati nell'orbita gioviana. [125] A ogni modo l'atmosfera marziana fornisce una protezione dai corpi più piccoli: paragonata a quella lunare, la superficie di Marte è meno craterizzata .

Il Thermal Emission Imaging System (THEMIS) montato sul Mars Odyssey ha rilevato sette possibili ingressi di caverne sui fianchi del vulcano Arsia Mons . [126] Ogni caverna porta il nome delle persone amate degli scopritori. [127] Le dimensioni di questi ingressi vanno da 100 a 252 m in larghezza e si ritiene che la loro profondità possa essere compresa tra 73 e 96 m . A parte la caverna "Dena", tutte le caverne non lasciano penetrare la luce rendendo impossibile stabilirne le esatte dimensioni interne.

Il 19 febbraio 2008 il Mars Reconnaissance Orbiter ha immortalato un importante fenomeno geologico: le immagini hanno ripreso una frana spettacolare che si ritiene composta da ghiaccio frantumato, polvere e grandi blocchi di roccia che si sono distaccati da una scogliera alta circa 700 metri. Prove di tale valanga si sono riscontrate anche attraverso le nubi di polvere appunto sopra le stesse scogliere. [128]

Nomenclatura

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Nomenclatura di Marte .
Mappa di Marte disegnata da Schiaparelli nel 1877; si notino i nomi assegnati dall'astronomo italiano alle principali formazioni marziane, ancora in uso

La nomenclatura marziana segue le mappe create dai primi osservatori del pianeta. Johann Heinrich Mädler e Wilhelm Beer furono i primi a stabilire che la maggior parte delle caratteristiche della superficie di Marte fossero permanenti e calcolarono inoltre anche la durata del periodo di rotazione. Nel 1840 Mädler tracciò la prima mappa del pianeta sulla base di dieci anni di osservazioni. I due scienziati anziché attribuire un nome alle singole caratteristiche, assegnarono a ognuna di esse una lettera. [129]

Tra le prime mappe in cui furono definiti i nomi della superficie del pianeta si ricordi quella del 1877 a opera di Giovanni Schiaparelli , il quale determinò e descrisse le principali conformazioni ricavando i nomi da termini indicanti antichi popoli (Ausonia), dei, luoghi geografici (Syrtis Major, Benacus Lacus), esseri mitologici (Cerberus, Gorgonium Sinus), ecc. [129] Sono poi seguite altre mappe come quelle di Lowell (1894), Antoniadi (1909), De Mottoni (1957).

Generalmente la superficie di Marte è classificata in base alle differenze di albedo . Le piane più chiare, coperte di polveri e sabbie ricche di ossido di ferro, portano nomi di vaste aree geografiche come ad esempio l' Arabia Terra o l' Amazonis Planitia . Le strutture più scure invece, che un tempo vennero considerate dei mari, portano nomi come Mare Erythraeum , Mare Sirenum e Aurorae Sinus . La struttura più scura visibile dalla Terra è Syrtis Major. [130] Successivamente l' IAU ha introdotto la cartografia di Marte per identificare i luoghi marziani, suddividendo la superficie del pianeta secondo un reticolato, adatto a una rappresentazione in scala 1:5.000.000, che definisce 30 maglie . [131]

La gravità su Marte

Marte ha una massa pari ad appena l'11% di quella terrestre, mentre il suo raggio equatoriale misura 3 392 ,8 km . Sulla superficie di Marte l' accelerazione di gravità è mediamente pari a 0,376 volte quella terrestre. A titolo d'esempio, un uomo con una massa di 70 kg che misurasse il proprio peso su Marte facendo uso di una bilancia tarata sull'accelerazione di gravità terrestre registrerebbe un valore pari a circa 26,3 kg . [132]

Atmosfera

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Atmosfera di Marte .
Composizione Atmosferica [133]
Anidride carbonica (CO 2 ) 95,32%
Azoto (N 2 ) 2,7%
Argon (Ar) 1,6%
Ossigeno (O 2 ) 0,13%
Monossido di carbonio (CO) 0,08%
Acqua (H 2 O) 0,021%
Monossido di azoto (NO x ) 0,01%
Neon (Ne) tracce
Kripton (Kr) tracce
Xeno (Xe) tracce
Ozono (O 3 ) tracce
Metano (CH 4 ) tracce [134]
Il sottile strato atmosferico di Marte è visibile sull'orizzonte dell'area di Argyre Planitia . A sinistra è visibile il cratere Galle . (Viking 1, 1976)

La magnetosfera di Marte è assente a livello globale e, in seguito alle rilevazioni del magnetometro MAG/ER del Mars Global Surveyor e considerando che è stata constatata l'assenza di magnetismo sopra i crateri Argyre e Hellas Planitia , [135] si presume sia scomparsa da circa 4 miliardi di anni; i venti solari colpiscono quindi direttamente la ionosfera . Questo mantiene l'atmosfera del pianeta piuttosto sottile per via della continua asportazione di atomi dalla parte più esterna della stessa. A riprova di questo fatto sia il Mars Global Surveyor sia il Mars Express hanno individuato queste particelle atmosferiche ionizzate allontanarsi dietro il pianeta.

La pressione atmosferica media 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 . Per un paragone Marte ha una pressione atmosferica che è meno dell'1% rispetto a quella della Terra .

L'atmosfera marziana si compone principalmente di anidride carbonica (95%), azoto (2,7%), argon (1,6%), vapore acqueo , ossigeno e monossido di carbonio .

Tracce di metano rilasciate nell'atmosfera durante l'estate dell'emisfero nord, elaborazione a cura della NASA (2009)

È stato definitivamente provato [134] che è presente anche metano nell'atmosfera marziana e in certe zone anche in grandi quantità; [134] la concentrazione media si aggirerebbe comunque sulle 10 ppb per unità di volume. [136] [137] 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 vi possono essere l'attività vulcanica, l'impatto di una cometa [138] e la presenza di forme di vita microbiche generanti metano. Un'altra possibile causa potrebbe essere un processo non biologico dovuto alle proprietà della serpentinite di interagire con acqua, anidride carbonica e l' olivina , un minerale comune sul suolo di Marte. [139]

Durante l'inverno l'abbassamento della temperatura provoca la condensa del 25-30% dell'atmosfera che forma spessi strati di ghiaccio d'acqua o di anidride carbonica solida ( ghiaccio secco ). [140] 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 rover Opportunity nel 2004 . [141]

Clima

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

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 quindi una bassa pressione atmosferica) e una bassa capacità di trattenere il calore del suolo. [142]

Una differenza interessante rispetto al clima terrestre è dovuta alla sua orbita molto eccentrica. Infatti Marte è prossimo al periastro quando è estate nell'emisfero meridionale (e l'inverno in quello settentrionale) e vicino all' afastro nella situazione opposta. La conseguenza è un clima con una maggiore escursione termica nell'emisfero sud rispetto a quello nord che è costantemente più freddo. Infatti le temperature estive dell'emisfero meridionale possono essere fino a 30 °C più calde di quelle di un'equivalente estate in quello nord. [143]

Rilevanti sono anche le tempeste di sabbia che possono estendersi su una piccola zona così come sull'intero pianeta. Solitamente si verificano quando Marte si trova prossimo al Sole ed è stato dimostrato che aumentano la temperatura atmosferica del pianeta, per una sorta di effetto serra . [144]

In particolare la tempesta di sabbia del 2018 è stata una delle più studiate con due rover sul suolo marziano a effettuare misurazioni a terra ( Opportunity e Curiosity ) e cinque sonde attive in orbita ( 2001 Mars Odyssey , Mars Express , Mars Reconnaissance Orbiter , Mars Orbiter Mission e MAVEN ). [145]

Entrambe le calotte polari sono composte principalmente da ghiaccio ricoperto da uno strato di circa un metro di anidride carbonica solida ( ghiaccio secco ) 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. [146] 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. [147]

Satelliti naturali

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Satelliti naturali di Marte .
Confronto tra le dimensioni di Fobos e Deimos

Marte possiede due satelliti naturali : Fobos e Deimos . Entrambi i satelliti vennero scoperti da Asaph Hall nel 1877. I loro nomi, Paura e Terrore , richiamano la mitologia greca secondo la quale Fobos e Deimos accompagnavano il padre Ares , Marte per i Romani , in battaglia. 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. Tuttavia la loro composizione suggerisce proprio che entrambe siano oggetti simili ad asteroidi. [148]

Fobos è la maggiore delle due lune misurando 26,6 km nel suo punto più largo. Si presenta come un oggetto roccioso dalla forma irregolare, segnata da numerosi crateri tra cui spicca per dimensioni quello di Stickney che copre quasi metà della larghezza complessiva di Fobos. La superficie del satellite è ricoperta da regolite che riflette solo il 6 % della luce solare che lo investe. La sua densità media molto bassa inoltre ricorda la struttura dei meteoriti di condrite carbonacea e suggerisce che la luna sia stata catturata dal campo gravitazionale di Marte. [149] La sua orbita attorno al Pianeta rosso dura 7 ore e 39 minuti, è circolare e si discosta di 1º dal piano equatoriale; tuttavia, essendo piuttosto instabile, può far pensare che comunque la cattura sia stata relativamente recente. Fobos 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, come la Luna terrestre, solo una faccia. Poiché si trova sotto l'altitudine sincrona, Fobos è destinato, in un periodo di tempo stimato in 50 milioni di anni, ad avvicinarsi sempre più al pianeta fino a oltrepassare il limite di Roche e disintegrarsi per effetto delle intense forze mareali. [150]

Deimos invece è la luna più esterna e piccola, essendo di 15 km nella sua sezione più lunga. Essa presenta una forma approssimativamente ellittica e, a dispetto della sua modesta forza di gravità, trattiene un significativo strato di regolite sulla sua superficie, che ne ricopre parzialmente i crateri facendola apparire più regolare rispetto a Fobos. [151] Analogamente a quest'ultimo inoltre, presenta la stessa composizione della maggior parte degli asteroidi . Deimos 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 . Come Fobos, mostra sempre la medesima faccia al cielo di Marte essendo il suo asse più lungo sempre rivolto verso di esso.

Sui punti Lagrangiani dell'orbita di Marte gravitano degli asteroidi troiani . Il primo, 5261 Eureka , fu individuato nel 1990. Seguirono (101429) o 1998 VF 31 , (121514) o 1999 UJ 7 e 2007 NS 2 . a eccezione di UJ 7 che si trova nel punto troiano L4, tutti gli asteroidi si posizionano in L5. [152] Le loro magnitudini apparenti vanno da 16,1 a 17,8 [152] mentre il loro semiasse maggiore è di 1,526 au . [152] Un'osservazione approfondita della sfera di Hill marziana, a eccezione della zona interna all'orbita di Deimos che è resa invisibile dalla luce riflessa da Marte, può escludere la presenza di altri satelliti che superino una magnitudine apparente di 23,5 che corrisponde a un raggio di 90 m per un'albedo di 0,07. [153]

Astronomia su Marte

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Astronomia su Marte .
Tramonto su Marte ripreso dal Cratere Gusev il 19 maggio 2005 da Spirit

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 esigua, tuttavia 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 Fobos e Deimos oltre ai fenomeni analoghi a quelli terrestri come le aurore e le meteore . [154]

La Terra e la Luna fotografate dal Mars Global Surveyor l'8 maggio 2003 (è visibile il Sud America)

L'8 maggio 2003 alle 13:00 UTC il Mars Global Surveyor fotografò la Terra e la Luna in quel momento molto vicine all' elongazione angolare massima dal Sole ea una distanza di 0,930 au da Marte. Le magnitudini apparenti ricavate risultarono essere −2,5 e +0,9. [155] Tali magnitudini tuttavia sono soggette a notevoli variazioni dovute alla distanza e alla posizione di Terra e Luna. Da Marte inoltre è possibile vedere il transito della Terra davanti al Sole. Il più recente si è verificato l'11 maggio 1984 [156] mentre il prossimo è previsto per il 10 novembre 2084.

Fobos appare da Marte con un diametro angolare ampio circa un terzo rispetto a quello della Luna vista dalla Terra mentre Deimos, per le sue dimensioni, appare come una stella. Un osservatore potrebbe vedere il transito dei due satelliti davanti al Sole anche se per Fobos si dovrebbe parlare di un'eclissi parziale della stella, mentre Deimos risulterebbe come un punto sul disco solare.

Venere e Giove sarebbero un po' più luminosi della Terra visti da Marte; Venere, nonostante una distanza maggiore e un conseguente minor diametro angolare rispetto al nostro pianeta, ha un' albedo notevolmente più alta causata dalla sua perenne e densa coltre nuvolosa. Seppur privo di dettagli, così come visto dalla Terra, brillerebbe nel cielo marziano con una magnitudine all'incirca di −3,2. Giove sarebbe leggermente più luminoso che visto dalla Terra, quando si trova in opposizione , per la minor distanza che lo divide da Marte, e brillerebbe di magnitudine −2,8. [157]

Vita su Marte

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Vita su Marte .

Sin dalla missione dei landers Viking , arrivati su Marte nel 1976 , si condussero esperimenti biologici per la ricerca di tracce attribuibili a forme di vita, che in effetti riportarono risultati sorprendenti ma vennero ritenuti ambigui e inconclusivi.

Frammento del meteorite ALH 84001 dove sono visibili le strutture a catena di possibile origine biologica (1996)

Il 16 agosto 1996 la rivista Science annunciò la scoperta di prove concrete che suggeriscono l'esistenza della vita su Marte nel meteorite ALH 84001 . [158] 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 ei 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. [159] I risultati di tale ricerca vennero comunque presentati alla comunità scientifica che trova pareri discordanti sulla veridicità di questa tesi.

Il 17 dicembre 2014 , il rover marziano Curiosity ha confermato la presenza di metano nell'atmosfera di Marte (addirittura con picchi superiori di 10 volte ai valori standard) e rilevato traccia di molecole organiche (quali composti dell' idrogeno , ossigeno e carbonio ). Sebbene sia una scoperta importante, non è detto che la fonte di questi elementi sia biologica. Infatti, il metano, la cui presenza è stata confermata [160] ad aprile 2019 da studi congiunti INAF - Asi effettuati sui dati forniti dalla sonda Mars Express , potrebbe essere originato da processi geologici. Questa scoperta ha comunque aperto le porte agli scienziati, fornendo una pur remota speranza di trovare qualche forma di vita sul pianeta rosso.

Dibattiti popolari sulla vita su Marte

Spesso, formazioni naturali sulla superficie marziana sono state interpretate da alcuni come manufatti artificiali, che avrebbero provato l'esistenza di una non meglio definita civiltà marziana. Il Volto su Marte ne è l'esempio più famoso. [161]

Marte nella cultura

Connessioni storiche

Marte prende il suo nome dal dio romano della guerra, Mars . Gli astronomi babilonesi lo nominavano Nergal , la loro divinità del fuoco, [162] della distruzione e della guerra, molto probabilmente proprio per la sua colorazione rossastra. Quando i Greci identificarono Nergal con il loro dio della guerra Ares, lo chiamarono Ἄρεως ἀστἡρ (Areos aster) o "Stella di Ares ". A seguito della successiva identificazione presso gli antichi romani di Ares con Mars, la denominazione venne tradotta in stella Martis o semplicemente Mars. I greci lo chiamavano anche Πυρόεις (Pyroeis) o "infuocato".

Nella mitologia Indù Marte era conosciuto come Mangala (मंगल). [163] In sanscrito era noto come Angaraka dal nome del dio celibe della guerra che possedeva i segni dell' Ariete e dello Scorpione e insegnava le scienze occulte. Per gli antichi egiziani era Ḥr Dšr o " Horus il Rosso". Gli Ebrei lo chiamavano Ma'adim (מאדים) o "colui che arrossisce"; da qui inoltre deriva il nome di uno dei maggiori canyon di Marte: la Ma'adim Vallis . Gli Arabi lo conoscono come al-Mirrikh , i Turchi come Merih e in Urdu e in Persiano è noto come Merikh (مریخ): sono evidenti le somiglianze della radice del termine ma l' etimologia della parola è sconosciuta. Gli Antichi Persiani lo chiamavano Bahram (بهرام) in onore del dio della fede Zoroastriano . I Cinesi, Giapponesi, Coreani e Vietnamiti si riferiscono al pianeta come "Stella infuocata" (火星), nome che deriva dalla mitologia cinese del ciclo dei Cinque Elementi.

Il simbolo del pianeta, derivante dal simbolo astrologico di Marte, è un cerchio con una freccia che punta in avanti. Simboleggia lo scudo e la lancia che il dio romano usava in battaglia. Lo stesso simbolo è usato in biologia per identificare il genere maschile e in alchimia per simboleggiare l'elemento ferro a causa del colore rossastro del suo ossido che corrisponde al colore del pianeta. Il suddetto simbolo inoltre occupa la posizione Unicode U+2642. [164]

"Marziani" intelligenti

Una pubblicità del 1893 con riferimenti all'idea che Marte fosse abitato

La credenza, un tempo universalmente accettata, in base alla quale Marte fosse popolato da Marziani intelligenti, ha origine alla fine del XIX secolo a causa delle osservazioni telescopiche di Giovanni Schiaparelli di strutture reticolari e di ombre estese sulla superficie marziana, che egli definì " canali " e "mari" similmente per quanto avverrebbe riferendosi all'orografia terrestre. Schiaparelli non volle prendere posizione sulla questione se i canali fossero naturali o artificiali, ma un'errata traduzione del termine "canali" in inglese e francese lasciò suggerire la seconda, più intrigante ipotesi. Tale terminologia fu proseguita nei libri di Percival Lowell . Le loro opere infatti descrivevano Marte ipotizzandolo come un pianeta morente la cui civiltà cercava, appunto con detti canali, di impedirne l'inaridimento. [165] In realtà le conformazioni orografiche osservate erano dovute ai limiti ottici dei telescopi usati dalla Terra, inadatti a osservare i precisi e reali dettagli della superficie.

Le supposizioni, che tuttavia erano elaborate in buona fede, continuarono a essere alimentate da numerose altre osservazioni e dichiarazioni di personaggi eminenti, corroborando la cosiddetta "Febbre marziana". [166] Nel 1899 Nikola Tesla , mentre si trovava impegnato nell'investigazione del rumore radio atmosferico nel suo laboratorio di Colorado Springs, captò segnali ripetitivi che in seguito affermò essere probabilmente comunicazioni radio provenienti da Marte. In un'intervista del 1901 Tesla affermò:

«Fu solo in seguito che mi balenò nella mente l'idea che i disturbi da me captati potessero essere dovuti a un controllo intelligente. Anche se non potevo decifrarne il significato, mi fu impossibile pensarli come puramente accidentali. Continua a crescere in me la sensazione di essere stato il primo a sentire il saluto di un pianeta a un altro [167]

La tesi di Tesla venne avvalorata da Lord Kelvin che, mentre era in visita negli Stati Uniti nel 1902, venne sentito affermare che Tesla aveva captato segnali marziani diretti agli stessi Stati Uniti. [168] Tuttavia, Kelvin in seguito smentì quella dichiarazione poco prima di lasciare il paese.

In un articolo del New York Times del 1901, Edward Charles Pickering, direttore del Harvard College Observatory, dichiarò di aver ricevuto un telegramma dall' osservatorio Lowell in Arizona che confermava i tentativi di Marte di entrare in contatto con la Terra. [169] Pickering in conseguenza di queste convinzioni propose di installare in Texas un sistema di specchi con l'intento di comunicare con i marziani.

Negli ultimi decenni, i progressi nell'esplorazione di Marte (culminati con il Mars Global Surveyor ) non hanno rilevato alcun tipo di testimonianza di civiltà presenti o passate. Nonostante le mappature fotografiche, persistono alcune speculazioni pseudoscientifiche riguardo ai "canali" di Schiaparelli o al Volto su Marte . [170] [171]

Bandiera di Marte

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Bandiera di Marte .
La bandiera di Marte

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, [172] e portata a bordo dall' astronauta John Mace Grunsfeld, la bandiera consisteva in tre fasce verticali (rosso, verde, e blu), che 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). Questo design fu suggerito dalla fantascientifica trilogia di Marte ( Red Mars, Green Mars , Blue Mars ) di Kim Stanley Robinson . Furono realizzate anche altre proposte, ma il tricolore repubblicano fu adottato dalla Mars Society come sua bandiera ufficiale. In un commento diffuso dopo il lancio della missione, la Society disse che la bandiera "non è mai stata onorata da un vascello della principale nazione coinvolta nei viaggi spaziali della Terra", e aggiunse che "è esemplare che sia successo quando è successo: all'inizio di un nuovo millennio".

Marte nella fantascienza

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Marte nella fantascienza .
Copertina della prima edizione de La Guerra dei Mondi di H. Wells

La nascita di una produzione di narrativa fantascientifica riguardante Marte fu stimolata principalmente dal caratteristico colore rossastro e dalle prime ipotesi scientifiche che consideravano il pianeta non solo adatto alla vita, ma addirittura a specie intelligenti.

A capo della vasta produzione spicca il romanzo La guerra dei mondi [173] di HG Wells , pubblicato nel 1898 , nel quale i Marziani abbandonano il loro pianeta morente per invadere la Terra. Negli Stati Uniti il 30 ottobre 1938 venne trasmesso in diretta un adattamento del romanzo in forma di una finta radiocronaca, in cui la voce di Orson Welles annunciava alla popolazione che i Marziani erano sbarcati sulla Terra; molte persone, credendo a queste parole, furono prese dal panico. [174]

L'autore Jonathan Swift aveva fatto menzione delle lune marziane 150 anni prima della loro effettiva scoperta da parte di Asaph Hall , dando addirittura una descrizione piuttosto dettagliata delle loro orbite, nel romanzo I viaggi di Gulliver . [175]

Influenti sul tema della civiltà marziana furono anche il Ciclo di Barsoom di Edgar Rice Burroughs , [176] le poetiche Cronache marziane del 1950 di Ray Bradbury , nelle quali esploratori dalla Terra distruggono accidentalmente una civiltà marziana, e le diverse storie scritte da Robert Heinlein negli anni sessanta del Novecento.

Da ricordare inoltre la figura comica di Marvin il Marziano che apparve per la prima volta in televisione nel 1948 come uno dei personaggi dei Looney Tunes della Warner Bros.

Un altro riferimento lo si trova nella Trilogia Spaziale di Clive Staples Lewis , in particolare nel primo libro intitolato Lontano dal pianeta silenzioso . [177]

Dopo l'arrivo delle fotografie dei Mariner e Viking si svelò il vero aspetto del Pianeta Rosso: un mondo senza vita e senza i famosi canali e mari . Le storie di fantascienza si concentrarono così nella futura terraformazione di Marte , come nella Trilogia di Marte di Kim Stanley Robinson , [178] che descriveva in maniera realistica delle colonie terrestri su Marte .

Un altro tema ricorrente, specialmente nella letteratura americana, è la lotta per l'indipendenza della colonia marziana dalla Terra. Questo infatti è l'elemento caratterizzante della trama di alcuni romanzi di Greg Bear e Kim Stanley Robinson , del film Atto di forza basato su una storia di Philip K. Dick [179] e della serie televisiva Babylon 5 , come pure di diversi videogiochi.

Note

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Voci correlate

Su Marte

Sull'esplorazione

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