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Marte (astronomía)

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Marte
OSIRIS Mars true color.jpg
Una imagen en color del planeta Marte tomada por la nave espacial Rosetta en 2007
Estrella madre sol
Clasificación Planeta Tierra
Parámetros orbitales
(en el momento J2000)
Semieje mayor 227936637 kilometros
1.52366231 au [1]
Perihelio 206 644545 [2] km
1.381 au
Afelio 249 228 730 [2] km
1,666 au
Circum. orbital 1429 000 000 km
9.552 au
Periodo orbital 686,9600 días
(1.880794 años )
Período sinódico 779,96 días
(2.1354 años)
Velocidad orbital 21,972 km / s (min)
24.077 km / s (promedio)
26.499 km / s (máx.)
Inclinación
en la eclíptica		 1.85061 °
Respetar la inclinación
en equat. del sol		 5,65 °
Excentricidad 0.09341233
Longitud de
nodo ascendente		 49.57854 °
Argom. del perihelio 286.46230 °
Satélites 2
Anillos 0
Datos físicos
Equat. Diámetro 6 804,9 km [1] [2]
Diámetro polar 6 754,8 km [2]
Aplastante 0,00589 [2]
Superficie 1448 × 10 14 m² [1]
Volumen 1,6318 × 10 20 m³ [1]
Masa
6,4185 × 10 23 kg [1]
0,107 M ⊕
Densidad media 3,934 g / cm³ [1]
Aceleración de gravedad en la superficie 3,69 m / s²
(0,376 g)
Velocidad de escape 5027 m / s [1]
Período de rotación 1.025957 días
(24 h 37 min 23 s)
Velocidad de rotacion
(en el ecuador)		 241,17 m / s
Inclinación axial 25,19 ° [2]
AR polo norte 317,68143 ° (21 h 10 min 44 s) [1]
Declinación 52,88650 ° [1]
Temperatura
superficial		 133 K (−140 ° C ) (mínimo)
210 [1] K (−63 ° C) (promedio)
293 K (20 ° C) (máx.)
Presión atm 6,36 mbar [2]
Albedo 0,15 [1]
Datos de observación
Aplicación Magnitude. −2,00 [2] (promedio)
−2,91 [2] (máx.)
Aplicación Magnitude. −2,94 y 1,86
Diámetro
aparente		 3,5 " [2] (min)
25,1 " [2] (máx.)
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Marte es el cuarto planeta del sistema solar en orden de distancia al Sol ; [3] es visible a simple vista y es el último de los planetas de tipo terrestre después de Mercurio , Venus y la Tierra . Llamado planeta rojo por su característico color provocado por la gran cantidad de óxido de hierro que lo recubre, [3] Marte toma su nombre de la deidad homónima de la mitología romana [3] y su símbolo astronómico es la representación estilizada del escudo y de la lanza del dios Mars symbol.svg ; Unicode : ♂).

A pesar de tener temperaturas superficiales medias bastante bajas (entre -120 y -14 ° C ) [3] y una atmósfera muy delgada, es el planeta más parecido a la Tierra entre los del sistema solar. Sus dimensiones son intermedias entre las de nuestro planeta y las de la Luna , y tiene la inclinación del eje de rotación y la duración del día similares a las de la Tierra. Su superficie presenta formaciones volcánicas , valles , casquetes polares y desiertos arenosos , y formaciones geológicas que sugieren la presencia de una hidrosfera en el pasado lejano. La superficie del planeta parece tener muchos cráteres , debido a la ausencia casi total de agentes erosivos (principalmente actividad geológica, atmosférica e hidrosfera) y la ausencia total de actividad tectónica de placas capaz de formar y luego modelar estructuras tectónicas. [4] [5] La muy baja densidad de la atmósfera no es capaz de consumir la mayoría de los meteoros , que por lo tanto llegan al suelo con más frecuencia que en la Tierra. Entre las formaciones geológicas más notables de Marte se encuentran: Olympus Mons , o Monte Olimpo, el volcán más grande del sistema solar (alto 27 km ); los Valles Marineris , un largo cañón considerablemente más grande que los terrestres; y un enorme cráter en el hemisferio norte, aproximadamente un 40% de ancho de toda la superficie marciana. [6] [7]

Tras la observación directa, Marte presenta variaciones de color, históricamente atribuidas a la presencia de vegetación estacional, que cambian a medida que varían los períodos del año; pero las observaciones espectroscópicas posteriores de la atmósfera han abandonado hace mucho tiempo la hipótesis de que podría haber mares, canales y ríos o una atmósfera suficientemente densa. La negación final provino de la misión Mariner 4 , que en 1965 mostró un desierto y un planeta árido, animado por tormentas de arena periódicas y particularmente violentas. Las misiones más recientes han destacado la presencia de agua congelada. [8]

Dos satélites naturales orbitan alrededor del planeta, Fobos y Deimos , de pequeño tamaño y forma irregular.

Observación

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Observación de Marte .
Imagen de Marte tomada por un telescopio amateur (2003)

A simple vista, Marte suele presentarse en un marcado color amarillo, naranja o rojizo y en brillo es el más variable durante su órbita entre todos los planetas exteriores: su magnitud aparente de hecho pasa de un mínimo de +1.8 a un máximo. De −2,91 a la oposición perihelic [2] (también llamada gran oposición ). Debido a la excentricidad orbital , su distancia relativa varía con cada oposición, determinando oposiciones pequeñas y grandes, con un diámetro aparente de 3,5 a 25,1 segundos de arco . El 27 de agosto de 2003 a las 9:51:13 UT, Marte se encontró tan cerca de la Tierra como siempre en casi A 60 000 años : 55 758 006 km (0,37271925 au ). Esto fue posible porque Marte estaba a un día de la oposición y a unos tres días de su perihelio, lo que lo hacía particularmente visible desde la Tierra. Sin embargo, este enfoque es solo ligeramente inferior a otros. Por ejemplo, el 22 de agosto de 1924, la distancia mínima fue de 0,372846 unidades astronómicas (55 777 000 km) y se espera que el 24 de agosto de 2208 sea de 0,37279 unidades astronómicas (55 769 000 km). [9] En cambio, la aproximación más cercana de este milenio tendrá lugar el 8 de septiembre de 2729, [10] cuando Marte esté a 0.372004 unidades astronómicas (55 651 000 km) de la Tierra. [11]

Con la observación a través del telescopio se hacen visibles algunos detalles característicos de la superficie, lo que permitió a los astrónomos del siglo XVI al XX especular sobre la existencia de una civilización organizada en el planeta. Una pequeña lente de 70-80 mm es suficiente para resolver manchas claras y oscuras en la superficie y casquetes polares; [12] ya con 100 mm se puede reconocer el Syrtis Major Planum . La ayuda de filtros de colores también permite delimitar mejor las fronteras entre regiones de diferente naturaleza geológica. [13] Con una lente de 250 mm y condiciones de visibilidad óptimas, los caracteres principales de la superficie, las crestas y los canales son visibles. [14] La visión de estos detalles puede quedar parcialmente oscurecida por tormentas de arena en Marte que pueden extenderse para cubrir todo el planeta. [15]

Movimiento retrógrado aparente de Marte en 2003 visto desde la Tierra (simulación realizada con Stellarium )

El acercamiento de Marte a la oposición implica el inicio de un período de aparente movimiento retrógrado , durante el cual, si nos referimos a la bóveda celeste, el planeta aparece en movimiento en dirección opuesta a la ordinaria [16] (por tanto, de este a el oeste en lugar de de oeste a este) con su órbita que parece formar un 'lazo' (en inglés "loop"); el movimiento retrógrado de Marte dura en promedio 72 días.

Historia de observaciones

Después de Venus y Júpiter , Marte es el planeta más fácilmente identificable desde la Tierra debido a su gran brillo relativo y característico color rojo. A pesar de no considerar las brumas del tiempo, los primeros en observar Marte en detalle fueron los egipcios. [17] [18] La información detallada sobre Marte nos llega de los babilonios. [19] [20] . Los indios y los chinos hicieron muchos estudios detallados. [21] Poblaciones de cultura etrusca-grecorromana la asociaron con la imagen de Maris / Ares / Marte , dios de la guerra . [3] Aristóteles es uno de los primeros en describir las observaciones de Marte, quien también notó su paso detrás de la Luna [22] obteniendo así una prueba empírica de la concepción de un universo geocéntrico con la Tierra en el centro del sistema en lugar del Sol. [19] [20] El 13 de octubre de 1590, Michael Maestlin observó la única ocultación documentada de Marte desde Venus en la ciudad alemana de Heidelberg . [23] En 1609, Galileo fue el primer hombre en apuntar con un telescopio hacia Marte.

Fue solo a fines del siglo XIX que las observaciones cuidadosas y las mejoras en la tecnología hicieron posible obtener una visión lo suficientemente nítida como para distinguir las características del suelo marciano. El 5 de septiembre de 1877 hubo una oposición periélica y en ese año el astrónomo italiano Giovanni Schiaparelli , en ese momento en Milán , utilizó un telescopio de 22 cm para dibujar el primer mapa detallado de Marte cuya nomenclatura sigue siendo la oficial. El resultado fueron estructuras que el astrónomo denominó " Canales " (más tarde se demostró que eran ilusiones ópticas) ya que la superficie del planeta tenía varias líneas largas a las que atribuyó nombres de famosos ríos terrestres. [24] [25]

Percival Lowell , aquí observando Venus de día (1914), fue un gran observador de Marte y publicó sus trabajos en tres libros dedicados al "planeta rojo"

La traducción incorrecta al inglés del término "canales" utilizado en las obras de Schiaparelli (se utilizó el término canal , o "canal artificial", en lugar del canal genérico) llevó al mundo científico a creer que en Marte había canales de irrigación artificiales, [26 ] mientras que en realidad el científico solo había hablado de grandes surcos en la superficie. Influenciado por estas traducciones, el astrónomo estadounidense Percival Lowell fundó un observatorio , el Observatorio Lowell , equipado con un 300 y 450 mm que se utilizó en la oposición particularmente favorable de 1894 y posteriores. Publicó varios libros sobre Marte y sus teorías sobre la existencia de vida en el planeta, basadas también en el origen artificial de los canales, influyeron notablemente en la opinión pública. [27] Entre los astrónomos que observaron los ahora característicos canales marcianos, también recordamos a Henri Joseph Perrotin y Louis Thollon de Niza . [28] En ese momento nació la imagen de un mundo viejo (a diferencia de una Tierra de mediana edad y Venus primitivo), donde la sequía había obligado a la civilización marciana madura a inmensas obras de canalización: un topos que tendrá un éxito considerable en ciencia ficcion .

Durante mucho tiempo se creyó que Marte era un planeta cubierto de vegetación y algunos mares: los cambios estacionales de Marte de hecho provocaron una reducción de los casquetes polares en verano y crearon grandes manchas oscuras en su superficie. Sin embargo, las observaciones en el telescopio no pudieron confirmar estas especulaciones: a medida que la calidad de los telescopios progresó hubo de hecho una reducción de los canales, hasta que en 1909 Camille Flammarion , con un telescopio de 840 mm , diseños irregulares observados pero sin canales. [29]

La estacionalidad marciana fue una inspiración, a pesar de la falta de evidencia, para teorías sobre la posible estructura del ecosistema de Marte incluso hasta los años sesenta del siglo XX . Para reforzar estas tesis, también se presentaron escenarios detallados sobre el metabolismo y sus ciclos químicos. [30]

Los avances en la observación espacial también permitieron el descubrimiento de los dos satélites naturales, Fobos y Deimos , probablemente asteroides capturados por la gravedad del planeta. La existencia de tales satélites ya se había postulado durante algún tiempo, tanto que más de un siglo y medio antes, Jonathan Swift citó algunos datos orbitales aproximados en Los viajes de Gulliver .

Las expectativas del público en general no se cumplieron cuando, en 1965 , la sonda Mariner 4 llegó al planeta por primera vez, sin detectar señales de construcción. [31] El primer aterrizaje de sondas automáticas ocurrió once años después, con las misiones Viking I y II , se detectaron rastros de vida, pero luego no se detectaron compuestos de carbono orgánico en la superficie y, por lo tanto, las pruebas de vida se descartaron como incorrectas ( desde el descubrimiento posterior de la presencia de compuestos orgánicos, se han abierto discusiones y dudas). Desde finales del siglo pasado, Marte ha vuelto a ser el destino de numerosas sondas estadounidenses y europeas , que han supuesto una mejora significativa en el conocimiento del planeta; gracias a la misión Mars Global Surveyor , finalizada a finales de 2006 , se obtuvieron mapas muy detallados de toda la superficie de Marte. En 2005, la administración estadounidense finalmente encargó a la NASA que estudiara una posible misión humana a Marte.

Exploración de Marte

Icono de lupa mgx2.svg El mismo tema en detalle: Exploración de Marte .

La Unión Soviética , Estados Unidos , Europa , Japón y China han realizado numerosas misiones a Marte para estudiar su geología, atmósfera y superficie.

Sin embargo, se descubrió que aproximadamente la mitad de las misiones eran fallos que consistían en pérdidas y diversos problemas técnicos. [32] También por esta razón el planeta conserva su encanto, su misterio y, de manera más general, una motivación más para continuar la investigación. Las posibilidades de encontrar rastros de vida en este planeta, como nos parece, son extremadamente pequeñas; sin embargo, si la presencia de agua se confirmara en la antigüedad, aumentarían las posibilidades de encontrar rastros de vidas pasadas.

Las misiones espaciales están destinadas a lanzar ventanas de 2-3 meses cada 780 días, correspondientes al período sinódico. [33]

Misiones pasadas

Vista del suelo de Marte desde Viking 1 (11 de febrero de 1978)

El primer éxito se produjo en 1964 con el paso cerca de Marte del Mariner 4 de la NASA . [32] La primera observación cercana de Marte fue muy controvertida: aunque por un lado el entusiasmo por el éxito debería haber empujado económica y políticamente hacia otras misiones, por otro los resultados completamente diferentes a las expectativas de un planeta prolífico, con vida y vegetación, provocó una importante reducción de los recursos destinados a la exploración del planeta, cancelando y posponiendo algunas misiones ya previstas. [34] En cambio, el primer aterrizaje tuvo lugar en 1971 gracias a los soviéticos Mars 2 y 3 que, sin embargo, perdieron contacto con la Tierra unos minutos más tarde. [32] A continuación, la NASA lanzó el programa Viking de 1975, que constaba de dos satélites en órbita con un módulo de aterrizaje que llegaron al suelo en 1976. [32] Viking 1 estuvo operativo durante seis años y Viking 2 durante tres. [32] Gracias a su actividad se produjeron las primeras fotografías en color de la superficie marciana y mapas de tal calidad que aún se utilizan. En cuanto a las pruebas biológicas, los resultados fueron sorprendentes pero considerados ambiguos e inconclusos.

Lander Mars 3 sello postal ( Unión Soviética , 1972)

En 1988 se enviaron los módulos soviéticos del Programa Fobos (Fobos 1 y Fobos 2) para el estudio de Marte y sus dos lunas; La señal de Phobos 1 se perdió mientras viajaba y Phobos 2 pudo enviar fotos del planeta y Fobos, pero falló antes de lanzar dos sondas en la luna. [32]

Después de que el Mars Observer fallara en 1992, [32] la NASA envió el Mars Global Surveyor en 1996; [32] la misión de mapeo fue un completo éxito y terminó en 2001. El contacto se interrumpió en noviembre de 2006 después de 10 años en la órbita marciana. Un mes después del lanzamiento del Surveyor, la NASA lanzó el Mars Pathfinder con el robot de exploración Sojourner , que aterrizó en Ares Vallis ; [32] Esta misión también fue un éxito y se hizo famosa por las imágenes que envió a la Tierra.

El módulo de aterrizaje del Spirit fotografiado desde el propio rover después del aterrizaje (2004)

En 2001, la NASA envió el satélite Mars Odyssey que, equipado con un espectrómetro de rayos gamma , identificó grandes cantidades de hidrógeno en el regolito marciano. Se cree que el hidrógeno estaba contenido en grandes depósitos de hielo. [35] La misión científica de la nave espacial finalizó en septiembre de 2010 y desde entonces se ha utilizado como satélite de comunicaciones entre misiones en la superficie del planeta y en los centros de control terrestre. [32]

Los rovers gemelos Spirit (MER-A) y Opportunity (MER-B), lanzados por la NASA, llegaron con éxito a suelo marciano en enero de 2004. Entre los principales descubrimientos se encuentra la prueba definitiva de la existencia de agua líquida en el pasado, gracias al descubrimiento de sus huellas en ambos puntos de aterrizaje. [36] Los diablos de arena y las fuertes corrientes también han extendido la vida de los rovers al limpiar constantemente sus paneles solares . El 22 de marzo de 2010 se perdieron los contactos con Spirit, [37] mientras que el 10 de junio de 2018, los de Opportunity. [38]

El 12 de agosto de 2005, fue el turno del Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA , que llegó a su destino el 10 de marzo de 2006 para una misión de dos años. Entre los objetivos estaba el mapeo del terreno marciano y las condiciones atmosféricas para encontrar un lugar de aterrizaje adecuado para misiones posteriores. El Mars Reconnaissance Orbiter tomó las primeras imágenes de avalanchas en el polo norte del planeta el 3 de marzo de 2008 [39].

El Phoenix Mars Lander , lanzado el 4 de agosto de 2007, alcanzó el Polo Norte marciano el 25 de mayo de 2008. [32] El módulo estaba equipado con un brazo mecánico con un alcance de 2,5 metros capaz de excavar 1 metro en el suelo. y también tenía una cámara en miniatura que el 15 de junio de 2008 descubrió una sustancia que el 20 del mismo mes resultó ser agua. [40] [41] La misión terminó el 10 de noviembre con la pérdida definitiva de todo contacto, cuando llegó la temporada de invierno marciana.

Por otro lado, la misión Fobos-Grunt , dirigida hacia la luna Fobos, lanzada en noviembre de 2011 y estrellándose contra el suelo en enero siguiente, no tuvo éxito, luego de que problemas técnicos que ocurrieron inmediatamente después de colocarla en órbita terrestre baja impidieron que continuación del viaje hacia su meta. [32]

Entre 2007 y 2011, la ESA y Rusia realizaron una simulación del viaje humano a Marte y viceversa como parte del proyecto Mars-500 . [42]

Representación del Laboratorio de Ciencias de Marte, 2007

Misiones en progreso

En 2003, la ESA lanzó el Mars Express Orbiter junto con el módulo de aterrizaje Beagle 2 , que fue declarado perdido a principios de febrero de 2004. [32] El equipo del Espectrómetro Planetario Fourier , alojado en el satélite, descubrió la presencia de metano en Marte. En junio de 2006, la ESA también anunció avistamientos de auroras en el planeta. [43] Dados los importantes resultados científicos obtenidos, la misión se amplió hasta 2020. [44]

El 6 de agosto de 2012, el rover Curiosity , el más grande en términos de tamaño y complejidad tecnológica desarrollado por la NASA, aterrizó en Marte [45] [46] con el objetivo de investigar la capacidad pasada y presente del planeta para sustentar vida. La sonda encontró agua, azufre y sustancias cloradas en las primeras muestras de suelo marciano, lo que atestigua una química compleja. La NASA ha especificado que el resultado es solo la confirmación de que los instrumentos de la nave espacial funcionaron perfectamente, y que se han encontrado indicios de compuestos orgánicos, pero que no es posible excluir que estos puedan haber sido transportados a Marte por el propio Curiosity. [47]

La Mars Orbiter Mission , también conocida con el nombre informal de Mangalyaan , fue la primera misión para la exploración de Marte de la Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO), cuyo vector fue lanzado el 5 de noviembre de 2013 para alcanzar la órbita marciana el 24 de septiembre. 2014. [32] La misión fue diseñada para desarrollar las tecnologías necesarias para el diseño, programación, gestión y control de una misión interplanetaria. La agencia espacial india fue, por tanto, la cuarta en llegar a Marte, después de la RKA rusa, la NASA estadounidense y la ESA europea. [48]

La nave espacial MAVEN fue lanzada con éxito el 18 de noviembre de 2013 con un cohete Atlas V desde la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral, para entrar en una órbita elíptica alrededor de Marte el 22 de septiembre de 2014, [32] a una altitud entre 90 millas (145 km) y 3870 millas ( 6 228 km ) desde la superficie.

El 14 de marzo de 2016, la ESA lanzó Trace Gas Orbiter (TGO) y Lander Schiaparelli, parte de la misión ExoMars [49] . Lander Schiaparelli intentó, sin éxito, desembarcar el 16 de octubre del mismo año [50] .

En 2018 se lanzó la misión estadounidense InSight [51] con un módulo de aterrizaje y dos CubeSats [52] sobrevolando, para realizar un estudio en profundidad de la estructura interna del planeta.

La NASA en febrero de 2021 publicó un video de la llegada del rover Perseverance a Marte. [53]

Misiones futuras

Se espera una cantidad sustancial de misiones de varias agencias, tanto privadas como públicas, en la ventana de lanzamiento de 2020. Como parte de ExoMars , se enviará un rover a la superficie de Marte: será el primer rover capaz de perforar el suelo hasta 2 metros de profundidad para establecer la posible existencia de vida pasada en el planeta. [54] [55] Para ello, las muestras proporcionadas por el taladro serán analizadas por Urey, el detector de materia orgánica y oxidantes financiado por la NASA, que también es capaz de detectar rastros de moléculas orgánicas y establecer si se originaron en la vida. formas o menos y, de ser así, qué condiciones hicieron que desapareciera. [56] La misión Exomars también tendrá entre sus objetivos la validación de las tecnologías necesarias para la exploración segura del planeta en la perspectiva de un "Mars Sample Return", que es una misión de ida y vuelta a la Tierra. [57] La NASA planea enviar Mars 2020 , el rover gemelo de Curiosity pero con diferente instrumentación científica, para estudiar la habitabilidad de Marte, definir el clima y prepararse para futuras misiones humanas, también probando la producción de oxígeno in situ . [58]

El NICT de Tokio , Instituto Nacional de Tecnología de la Información y las Comunicaciones, en colaboración con la Universidad de Tokio ha diseñado el Microsatélite Mars Terahertz, un microsatélite dedicado al estudio de los isótopos de oxígeno presentes en la atmósfera marciana, que se lanzará como una carga útil secundaria en una misión aún por especificar. [59] Emirates Mars Mission , una misión de los Emiratos Árabes Unidos , con la sonda Mars Hope que será lanzada desde el centro espacial Tanegashima , también se dedicará al estudio de la atmósfera. [60] La agencia espacial china con la misión HX-1 enviará una sonda mucho más compleja, que incluye orbitadores, módulos de aterrizaje y rovers, equipados con un radar de profundidad para mapear la corteza marciana hasta una profundidad de 400 metros. [61]

Producción hipotética in situ de recursos para la supervivencia de una tripulación humana

En la próxima ventana, en 2022, la Organización de Investigación Espacial de la India, tras el éxito de la Mars Orbiter Mission, prevé una segunda misión, Mars Orbiter Mission 2 , compuesta por orbitadores, módulos de aterrizaje y rovers, para avanzar en la investigación científica de la atmósfera y Suelo marciano. [62] También en 2022, la empresa privada SpaceX planea enviar una nave espacial para la producción in situ de los recursos necesarios para una hipotética misión humana en 2024 . [63]

La exploración tripulada de Marte ha sido vista como un objetivo a largo plazo por Estados Unidos a través de la Visión para la Exploración Espacial anunciada en 2004 por el presidente George W. Bush [64] y posteriormente apoyada por Barack Obama [65] y Donald Trump . [66] Una cooperación entre la NASA y Lockheed Martin en este sentido ha llevado al lanzamiento del proyecto Orion , cuya misión de prueba está programada para 2020 a la Luna y luego se embarcó en el viaje a Marte. Para 2028, la NASA tiene como objetivo enviar astronautas a Marte con la misión espacial Mars Base Camp (MBC) . En cambio, la ESA planea enviar astronautas a Marte en el período comprendido entre 2030 y 2035. La misión será precedida por el envío de grandes módulos comenzando con ExoMars y otra misión de ida y vuelta. [67]

Formación

Marte se formó hace 4.600 millones de años, con una historia similar a la de los otros tres planetas terrestres, es decir, tras la condensación de la nebulosa solar , en su mayoría silicatos . Debido a la mayor distancia del Sol a la Tierra, durante la fase inicial de formación en la órbita de Marte hubo una mayor concentración de elementos con puntos de ebullición bajos, como cloro , fósforo y azufre , probablemente alejados de las órbitas internas. por el fuerte viento solar del joven Sol. [68]

La historia del planeta se puede dividir en cuatro eras geológicas que caracterizan su formación y evolución.

PrenoachianoNoachianoEsperianoAmazzoniano

Noé

Durante la primera era, hace entre 4,1 y 3,7 mil millones de años, el planeta fue sometido a un intenso bombardeo tardío , del cual la Tierra también fue víctima. Alrededor del 60% de la superficie tiene marcadores de esa época, en particular cráteres de impacto . El más grande de estos se encuentra en el hemisferio norte y tiene aproximadamente un diámetro 10 000 km , casi la mitad de la circunferencia del planeta. [69] [70]

Mapa de elevación que muestra la dicotomía de Marte, reconstruido a partir de datos proporcionados por Mars Global Surveyor (2001)

La hipótesis más acreditada sobre la formación de este cráter es el impacto con un planetoide del tamaño de Plutón , que dejó una huella profunda en el planeta, la cuenca boreal, que ocupa alrededor del 40% del planeta, dando una dicotomía única en el solar. sistema. [71] [72] . Otra formación típica de este período es la región de Tharsis , sujeta a un vulcanismo muy activo e inundada, hacia el final de la era, por una gran cantidad de agua, muy abundante en aquellos tiempos. Esta cadena de eventos podría haber permitido condiciones adecuadas para la vida microbiológica . [73] [74]

Esperiano

Comparación entre el tamaño de Francia y el 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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