Marte

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

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

Sono in scala, quindi i rapporti dimensionali sono quelli reali. Da destra: Mercurio, Venere, Terra e Marte. Nell’immagine manca la Luna, però ci si può fare un’idea delle sue dimensioni guardando Mercurio: infatti la Luna è poco più piccola.
Vediamo un po’ di dati fisici di Marte?

Dimetro equatoriale medio 6.804 chilometri.
Distanza media dal Sole 227.936.637 chilometri.
Distanza media dalla Terra (quando i pianeti sono allineati) 188.767.262 chilometri.
Periodo orbitale 687 giorni, ovvero due anni terrestri.
Periodo di rotazione intorno all’asse 25 ore (una più della Terra).
Ha due satelliti naturali, Phobos e Deimos (Paura e Terrore, come i figli del dio greco Ares); sono due asteroidi della vicina fascia principale catturati dalla gravità marziana, anche se alcuni meccanismi della loro cattura non sono ancora stati chiariti.
Come la Terra, il clima di Marte presenta quattro stagioni per via dell’inclinazione del suo asse di rotazione. La temperatura superficiale varia fra i -140°C e i 20°C; la superficie è spazzata da forti venti che generano tempeste di sabbia, le più violente possono ricoprire tutta la superficie del pianeta.

Visto che il diametro è circa la metà di quello terrestre, ha una massa inferiore e quindi un’accelerazione gravitazionale pari a 3,68 m/s², ovvero 0,376 volte quella della Terra.

La bassa gravità comporta anche una bassa capacità di trattenere l’atmosfera da parte di Marte, che è molto meno densa di quella della Terra (mediamente la pressione è pari all’1% di quella terrestre), però è presente:

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

In effetti l’interno è molto simile a quello della Terra, con un nucleo di Ferro e Nichel e un mantello di silicati. La principale differenza sta nelle temperature: il nucleo di Marte non è liquido, ma solido o al massimo viscoso. Sulla Terra è la rotazione del nucleo esterno (liquido) intorno al nucleo interno (solido) a generare il campo magnetico; su Marte il nucleo esterno non più liquido non può generare campi magnetici. Perché il nostro è liquido e il suo no? Semplice, la risposta sta nella differenza di dimensioni: dato che il diametro di Marte è la metà di quello della Terra, il pianeta ha impiegato molto meno tempo a disperdere il calore interno generato dall’accrezione primordiale e dal decadimento di radioisotopi. In base alle ricerche, sembra che il nucleo marziano si sia solidificato circa tre miliardi di anni fa, prima di allora la dinamica interna era molto simile a quella terrestre e doveva generare un forte campo magnetico.

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

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

È ormai provata la presenza di metano (CH₄), il più semplice degli idrocarburi. Dato che il metano in atmosfera marziana viene distrutto dalla radiazione ultravioletta in poche centinaia di anni, deve esistere una fonte relativamente recente di questo gas; potrebbe derivare dall’attività vulcanica, da un impatto meteorico, dall’attività di qualche microrganismo indigeno non ancora identificato, oppure dalla reazione fra alcuni minerali comuni sulla superficie con l’acqua e con l’anidride carbonica.

Visto che l’ho nominata: c’è acqua su Marte?

Attualmente non può esistere acqua liquida in superficie a causa della ridotta pressione atmosferica, anche se sé ne possono verificare piccoli accumuli in depressioni (quindi dove l’atmosfera è più densa) per brevi periodi di tempo. Invece, la presenza di grandi quantità di acqua liquida in passato è assolutamente certa: lo testimoniano le molteplici formazioni geologiche simili a quelle che sulla Terra sono formate dall’acqua, per esempio letti di fiumi o conoidi di deiezione, oppure minerali che possono formarsi solo in presenza di acqua liquida.
Attualmente, l’acqua è presente allo stato solido nelle calotte polari e nel permafrost che arriva fino a una latitudine di circa 60° nord e sud. Ecco un’immagine della calotta polare dell’emisfero nord:

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

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

Dato che la gravità è più bassa di quella terrestre, sarebbe un ottimo luogo in cui passare la pensione.

Su Marte sono presenti anche formazioni geologiche da record, come l’Olympus Mons, un vulcano alto circa 24 chilometri (è la montagna più alta del Sistema Solare), ovvero come circa 3 volte il nostro Everest; oppure l’immensa Valles Marineris, un sistema di valli situato sull’equatore del pianeta, lungo 4000 Km, largo 700 e profondo 7. Si estende per circa un quarto della circonferenza equatoriale. Il nostro Grand Canyon è centinaia di volte più piccolo e un’altra differenza fra le due strutture sta nella loro formazione: il Grand Canyon è stato scavato dal fiume Colorado nel corso di molti milioni di anni, la Valles Marineris invece è stata probabilmente generata da movimenti tettonici avvenuti miliardi di anni fa (un processo simile a quello che ha originato la Rift Valley africana), le cui forme poi sono state accentuate da fenomeni erosivi.

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

la NASA Mariner 4 fu la prima sonda a raggiungere il pianeta, nel 1964;
le sovietiche Mars 2 e Mars 3 furono le prime sonde a toccare la superficie, nel 1971; i contatti furono persi dopo pochi minuti;
le prime foto a colori si devono ai due lander del programma Viking della NASA, la prima mappatura della superficie si deve ai due orbiter della stessa missione;
la mappatura ad alta risoluzione della superficie fu effettuata dalla NASA Mars Global Surveyor, conclusasi nel 2001;
la NASA Mars Pathfinder del 1996 è forse una delle missioni più famose, infatti fu quella che scese sulla superficie usando il sistema di palloni per attutire l’impatto (rimbalzando letteralmente) e che trasportò al suolo il Sojourner, il primo rover usato nell’esplorazione marziana;
la NASA Mars Odyssey del 2001 scoprì grandi quantità di idrogeno nel sottosuolo marziano, prova della probabile presenza di grandi quantità di acqua;
la scoperta del metano si deve alla ESA Mars Express Orbiter, del 2003;
i due famosi rover della NASA atterrati nel 2004, Spirit e Oppurtunity, hanno scoperto le prove della passata esistenza di acqua liquida in superficie.

Sono previste anche numerose missioni per il futuro, per esempio nel 2013 sarà lanciata la ESA ExoMars (della quale molti componenti sono stati realizzati in Italia e il nostro Paese è il maggior finanziatore), che avrà il compito di perforare la superficie in cerca di traccia di vita microbica indigena. Per il 2020 è previsto il lancio di prova di una possibile navicella spaziale per l’invio di un equipaggio umano, parte del programma NASA Orion. L’ESA prevede di inviare un equipaggio umano fra il 2030 e il 2035. L’atmosfera sarà studiata nel dettaglio dalla sonda NASA MAVEN, che sarà lanciata nel 2013.

SATELLITI NATURALI

Marte ha due satelliti naturali.

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

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

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

VITA

E ora veniamo alla domanda forse più attesa: c’è vita su Marte?
Sorprendentemente la risposta è: forse. Però non aspettiamoci vita intelligente, infatti non c’è dubbio che le probabili forme di vita indigene siano dei microbi. Il meteorite ALH84001 ritrovato in Antartide e proveniente da Marte, presenta quelle che sono le probabili tracce fossili di forme di vita microbica, simili a quelle che abitavano la Terra tre miliardi di anni fa; inoltre, sulla Terra, esistono microbi (gli estremofili) che prosperano in condizioni ambientali peggiori, per esempio quelli che vivono nelle acque termali a 90°C. Bisogna anche dire che l’eventale vita di Marte potrebbe essere di origine terrestre: alcuni microbi o le spore di alcuni funghi potrebbero sopravvivere per lunghi periodi nello spazio e potrebbero anche sopravvivere al rientro in un’atmosfera poco densa.
L’idea che Marte possa ospitare una qualche civiltà risale al XIX secolo, dopo le errate osservazioni (per via della bassa sensibilità dei telescopi dell’epoca) di Giovanni Virginio Schiaparelli, che vide delle strutture rettilinee che identificò come canali artificiali. Negli ultimi decenni, molte strutture presenti sulla superficie sono state inizialmente interpretate come possibili opere artificiali, salvo poi rivelarsi bizzarrie naturali dopo l’osservazione di immagini ad alta risoluzione; è il caso della famosa sfinge ripresa negli anni ’70:

in effetti sembra un volto scolpito da qualcuno. Il suo vero aspetto, ripreso in una foto ad alta risoluzione degli anni 2000, è questo:

Inoltre, i numerosi puntini neri della prima immagine (uno dei quali forma una narice della sfinge) non sono altro che numerosi pixel danneggiati. Niente complotti quindi, ma solo una pessima macchina fotografica o un pessimo apparato di trasmissione.

C’è molto da dire su Marte e questo articolo è stato un po’ più lungo del solito: spero di non avervi annoiati!