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Marte (astronomie)

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Marte
OSIRIS Mars true color.jpg
O imagine color a planetei Marte realizată de nava spațială Rosetta în 2007
Mama vedetă Soare
Clasificare Planeta Pământului
Parametrii orbitali
(la momentul respectiv J2000)
Axa semi-majoră 227 936 637 km
1.52366231 au [1]
Periheliu 206 644 545 [2] km
1,381 au
Afelion 249 228 730 [2] km
1.666 au
Circum. orbital 1 429 000 000 km
9.552 au
Perioadă orbitală 686.9600 zile
(1.880794 ani )
Perioada sinodică 779,96 zile
(2.1354 ani)
Viteza orbitală 21,972 km / s (min)
24,077 km / s (medie)
26,499 km / s (max)
Înclinare
pe ecliptică
1,85061 °
Respectați înclinația
la egal. a Soarelui
5,65 °
Excentricitate 0,09341233
Longitudine de
nod ascendent
49,57854 °
Argom. a periheliului 286,46230 °
Sateliți 2
Inele 0
Date fizice
Diametru egal 6 804,9 km [1] [2]
Diametrul polar 6 754,8 km [2]
Zdrobitor 0,00589 [2]
Suprafaţă 1.448 × 10 14 [1]
Volum 1,6318 × 10 20 [1]
Masa
6,4185 × 10 23 kg [1]
0,107 M
Densitate medie 3,934 g / cm³ [1]
Accelerare de greutate la suprafață 3,69 m / s²
(0,376 g)
Viteza de evacuare 5 027 m / s [1]
Perioada de rotație 1,025957 zile
(24 h 37 min 23 s)
Viteza de rotație
(la ecuator)
241,17 m / s
Înclinarea axială 25,19 ° [2]
AR polul nord 317,68143 ° (21 h 10 min 44 s) [1]
Declinaţie 52,88650 ° [1]
Temperatura
superficial
133 K (−140 ° C ) (min)
210 [1] K (−63 ° C) (medie)
293 K (20 ° C) (max)
Presiunea atmosferică 6,36 mbar [2]
Albedo 0,15 [1]
Date observaționale
Aplicația Magnitude. −2,00 [2] (medie)
−2,91 [2] (max)
Aplicația Magnitude. −2,94 și 1,86
Diametru
aparent
3,5 " [2] (min)
25,1 " [2] (max)

Marte este a patra planetă din sistemul solar în ordinea distanței față de Soare ; [3] este vizibilă cu ochiul liber și este ultima dintre planetele de tip terestru după Mercur , Venus și Pământ . Numită planetă roșie datorită culorii sale caracteristice cauzată de cantitatea mare de oxid de fier care o acoperă, [3] Marte își ia numele de la divinitatea omonimă a mitologiei romane [3], iar simbolul său astronomic este reprezentarea stilizată a scutului și a sulița zeului ( Simbol Marte.svg ; Unicode : ♂).

În ciuda temperaturilor medii de suprafață destul de scăzute (între -120 și -14 ° C ) [3] și o „ atmosferă foarte subțire, este planeta cea mai asemănătoare Pământului dintre cele din sistemul solar. Dimensiunile sale sunt intermediare între cele ale planetei noastre și cele ale Lunii și are înclinația axei de rotație și durata zilei similare cu cele ale Pământului. Suprafața sa prezintă formațiuni vulcanice , văi , capace polare și deșerturi nisipoase și formațiuni geologice care sugerează prezența unei hidrosfere în trecutul îndepărtat. Suprafața planetei pare puternic craterată , datorită absenței aproape totale a agenților erozivi (în principal activitate geologică, atmosferică și hidrosferică) și absenței totale a activității tectonice a plăcilor capabile să formeze și apoi să modeleze structuri tectonice. [4] [5] Densitatea foarte redusă a atmosferei nu este capabilă să consume majoritatea meteorilor , care, prin urmare, ajung la sol mai frecvent decât pe Pământ. Printre cele mai notabile formațiuni geologice ale lui Marte se numără: Olympus Mons sau Muntele Olympus, cel mai mare vulcan din sistemul solar (înalt 27 km ); Valles Marineris , un canion lung considerabil mai mare decât cel terestru; și un imens crater pe emisfera nordică, cu o lățime de aproximativ 40% din întreaga suprafață marțiană. [6] [7]

La observarea directă, Marte prezintă variații de culoare, atribuite istoric prezenței vegetației sezoniere, care se schimbă pe măsură ce perioadele anului variază; dar observațiile spectroscopice ulterioare ale atmosferei au abandonat de mult ipoteza că ar putea exista mări, canale și râuri sau o atmosferă suficient de densă. Negarea finală a venit din misiunea Mariner 4 , care în 1965 arăta o planetă deșertică și aridă, animată de furtuni de nisip periodice și deosebit de violente. Cele mai recente misiuni au evidențiat prezența apei înghețate. [8]

Doi sateliți naturali orbitează în jurul planetei, Fobos și Deimos , de dimensiuni mici și formă neregulată.

Observare

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Observarea lui Marte .
Imagine a lui Marte făcută de un telescop amator (2003)

Cu ochiul liber, Marte apare de obicei într-o culoare galbenă, portocalie sau roșiatică marcată, iar în luminozitate este cea mai variabilă în timpul orbitei sale între toate planetele exterioare: magnitudinea sa aparentă, de fapt, trece de la un minim de +1,8 la un maxim. −2,91 la opoziția perihelică [2] (numită și mare opoziție ). Datorită excentricității orbitale , distanța sa relativă variază cu fiecare opoziție, determinând opoziții mici și mari, cu un diametru aparent de la 3,5 la 25,1 secunde de arc . Pe 27 august 2003 la 9:51:13 UT Marte s-a trezit la fel de aproape de Pământ ca oricând aproape 60 000 ani : 55 758 006 km (0,37271925 au ). Acest lucru a fost posibil, deoarece Marte a fost la o zi distanță de opoziție și la aproximativ trei zile distanță de periheliu, ceea ce l-a făcut vizibil în mod special de pe Pământ. Cu toate acestea, această abordare este doar puțin inferioară celorlalte. De exemplu, pe 22 august 1924, distanța minimă a fost de 0,372846 unități astronomice (55 777 000 km) și este de așteptat ca pe 24 august 2208 să fie 0,37279 unități astronomice (55 769 000 km). [9] Cea mai apropiată abordare a acestui mileniu va avea loc în schimb pe 8 septembrie 2729, [10] când Marte se va afla la 0,372004 unități astronomice (55 651 000 km) de Pământ. [11]

Odată cu observarea prin telescop sunt vizibile câteva detalii caracteristice ale suprafeței, care au permis astronomilor din secolul al XVI-lea până în secolul al XX-lea să speculeze cu privire la existența unei civilizații organizate pe planetă. Un obiectiv mic de 70-80mm este suficient pentru a rezolva petele luminoase și întunecate de pe suprafață și capacele polare; [12] deja cu 100 mm se poate recunoaște Syrtis Major Planum . Ajutorul filtrelor colorate face, de asemenea, posibilă delimitarea mai bună a granițelor dintre regiunile de natură geologică diferită. [13] Cu un obiectiv de 250 mm și condiții optime de vizibilitate, caracterele principale ale suprafeței, crestele și canalele sunt vizibile. [14] Viziunea acestor detalii poate fi parțial ascunsă de furtuni de nisip pe Marte, care se pot extinde pentru a acoperi întreaga planetă. [15]

Mișcare retrogradă aparentă a lui Marte în 2003, așa cum se vede de pe Pământ (simulare efectuată cu Stellarium )

Apropierea lui Marte de opoziție implică începutul unei perioade de mișcare aparentă retrogradă , în timpul căreia, dacă ne referim la bolta cerească, planeta apare în mișcare în direcția opusă ordinii [16] (deci de la est la vestul în loc de vestul spre est) cu orbita sa care pare să formeze un „noose” (în engleză „loop”); mișcarea retrogradă a lui Marte durează în medie 72 de zile.

Istoria observațiilor

După Venus și Jupiter , Marte este planeta cel mai ușor de identificat de pe Pământ datorită strălucirii sale relative mari și a culorii roșii caracteristice. În ciuda faptului că nu a luat în considerare negura timpului, primii care au observat pe Marte în detaliu au fost egiptenii. [17] [18] Informații detaliate despre Marte ne vin de la babilonieni. [19] [20] . Indienii și chinezii au făcut tot atâtea studii detaliate. [21] Populațiile culturii etrusco-greco-romane l-au asociat cu imaginea lui Maris / Ares / Marte , zeul războiului . [3] Aristotel este unul dintre primii care a descris observațiile lui Marte, care și-a remarcat trecerea în spatele Lunii [22] obținând astfel o dovadă empirică a concepției unui univers geocentric cu pământul în centrul sistemului în loc de Soare. [19] [20] La 13 octombrie 1590, Michael Maestlin a observat singura ocultare documentată a lui Marte de la Venus în orașul german Heidelberg . [23] În 1609 Galileo a fost primul om care a îndreptat un telescop spre Marte.

Abia la sfârșitul secolului al XIX-lea observații și îmbunătățiri tehnologice atente au făcut posibilă obținerea unei viziuni suficient de clare pentru a distinge caracteristicile solului marțian. La 5 septembrie 1877 a existat o opoziție perihelică și în acel an astronomul italian Giovanni Schiaparelli , la acea vreme la Milano , a folosit un telescop de 22 cm pentru a desena prima hartă detaliată a lui Marte a cărei nomenclatură este încă oficială. Rezultatul a fost structuri pe care astronomul le-a denumit „ canale ” (s-a dovedit mai târziu că erau iluzii optice), deoarece suprafața planetei avea mai multe linii lungi cărora le atribuia nume de râuri terestre celebre. [24] [25]

Percival Lowell , aici observând Venus de zi (1914), a fost un mare observator al lui Marte și și-a publicat lucrările în trei cărți dedicate „planetei roșii”

Traducerea incorectă în engleză a termenului „canale” folosit în lucrările lui Schiaparelli (termenul de canal sau „canal artificial”, mai degrabă decât canalul generic a fost folosit ) a condus lumea științifică să creadă că pe Marte existau canale de irigare artificială [26]. ] în timp ce omul de știință vorbise doar despre caneluri mari la suprafață. Influențat de aceste traduceri, astronomul american Percival Lowell a fondat un observator , Observatorul Lowell , echipat cu un 300 și 450 mm, care a fost utilizat în opoziția deosebit de favorabilă din 1894 și în cele ulterioare. A publicat mai multe cărți despre Marte și teoriile sale despre existența vieții pe planetă, bazate tot pe originea artificială a canalelor, au avut o influență notabilă asupra opiniei publice. [27] Printre astronomii care au observat canalele marțiene acum caracteristice ne amintim și de Henri Joseph Perrotin și Louis Thollon de la Nisa . [28] În acel moment s-a născut imaginea unei lumi vechi (spre deosebire de un Pământ de vârstă mijlocie și Venus primitiv), în care seceta forțase civilizația marțiană matură la lucrări imense de canalizare: un topos care va avea un succes considerabil în science fiction .

Multă vreme s-a crezut că Marte era o planetă acoperită de vegetație și unele mări: schimbările sezoniere ale lui Marte au cauzat de fapt o reducere a calotelor polare în timpul verii și au creat pete întunecate mari pe suprafața sa. Cu toate acestea, observațiile la telescop nu au putut confirma aceste speculații: pe măsură ce calitatea telescoapelor a progresat, a existat de fapt o reducere a canalelor, până în 1909 Camille Flammarion , cu un telescop de 840 mm , modele neregulate observate, dar fără canale. [29]

Sezonalitatea marțiană a fost o inspirație, în ciuda lipsei de dovezi, pentru teorii cu privire la posibila structură a ecosistemului Marte chiar până în anii șaizeci ai secolului al XX-lea . Pentru a întări aceste teze, au fost de asemenea prezentate scenarii detaliate privind metabolismul și ciclurile sale chimice. [30]

Progresele în observarea spațiului au permis, de asemenea, descoperirea celor doi sateliți naturali, Fobos și Deimos , probabil asteroizi capturați de gravitația planetei. Existența unor astfel de sateliți fusese deja postulată de ceva timp, atât de mult încât, cu un secol și jumătate mai devreme, Jonathan Swift a citat câteva date orbitale aproximative în Călătoriile lui Gulliver .

Așteptările publicului larg nu au fost îndeplinite atunci când, în 1965 , sonda Mariner 4 a ajuns pe planetă pentru prima dată, fără a detecta semne de construcție. [31] Prima aterizare a sondelor automate a avut loc unsprezece ani mai târziu, cu misiunile Viking I și II , au fost detectate urme de viață, dar apoi nu au fost detectați compuși organici de carbon la suprafață și, prin urmare, testele de viață au fost respinse ca fiind incorecte ( de la descoperirea ulterioară a prezenței compușilor organici, s-au deschis discuții și îndoieli). De la sfârșitul secolului trecut, Marte a fost din nou destinația a numeroase sonde americane și europene , care au dus la o îmbunătățire semnificativă a cunoașterii planetei; grație misiunii Mars Global Surveyor , finalizată spre sfârșitul anului 2006 , au fost obținute hărți foarte detaliate ale întregii suprafețe a lui Marte. În 2005, administrația SUA a comandat NASA în cele din urmă să studieze o posibilă misiune umană pe Marte.

Explorarea pe Marte

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Explorarea lui Marte .

Numeroase misiuni pe Marte au fost întreprinse de Uniunea Sovietică , Statele Unite , Europa , Japonia și China pentru a-i studia geologia, atmosfera și suprafața.

Cu toate acestea, aproximativ jumătate din misiuni s-au dovedit a fi eșecuri constând în pierderi și diverse probleme tehnice. [32] De asemenea, din acest motiv, planeta își păstrează farmecul, misterul și, mai general, o altă motivație pentru continuarea cercetării. Șansele de a găsi urme de viață pe această planetă, așa cum ni se pare nouă, sunt extrem de mici; totuși, dacă prezența apei ar fi confirmată în cele mai vechi timpuri, șansele de a găsi urme ale vieții trecute ar crește.

Misiunile spațiale sunt obligate să lanseze ferestre de 2-3 luni la fiecare 780 de zile, corespunzătoare perioadei sinodice. [33]

Misiuni anterioare

Vedere a solului pe Marte de la Viking 1 (11 februarie 1978)

Primul succes a venit în 1964 odată cu trecerea de lângă Marte a Mariner 4 a NASA . [32] Prima observație atentă a lui Marte a fost foarte controversată: deși, pe de o parte, entuziasmul pentru succes ar fi trebuit să împingă economic și politic spre alte misiuni, pe de altă parte, rezultatele complet diferite de așteptările unei planete prolifice, cu viață și vegetație, a dus la o reducere semnificativă a resurselor alocate explorării planetei, anulând și amânând unele misiuni deja planificate. [34] Prima aterizare a avut loc în 1971, datorită Martei 2 și 3 sovietice, care însă a pierdut contactul cu Pământul câteva minute mai târziu. [32] Apoi, programul Viking din 1975 a fost lansat de NASA, constând din doi sateliți orbitați cu un modul de aterizare care a ajuns la sol în 1976. [32] Viking 1 a fost operațional timp de șase ani și Viking 2 timp de trei. [32] Datorită activității lor au existat primele fotografii color ale suprafeței marțiene și hărți de o asemenea calitate încât sunt încă utilizate. În ceea ce privește testele biologice, rezultatele au fost surprinzătoare, dar considerate ambigue și neconcludente.

Lander Mars 3 timbru poștal ( Uniunea Sovietică , 1972)

În 1988, modulele sovietice ale programului Phobos (Phobos 1 și Phobos 2) au fost trimise pentru studiul Marte și a celor două luni ale sale; Semnalul lui Phobos 1 s-a pierdut în timp ce călătorea, iar Phobos 2 a reușit să trimită fotografii cu planeta și Fobos, dar a eșuat înainte de a elibera două sonde pe Lună. [32]

După ce Mars Observer a eșuat în 1992, [32] NASA a trimis Mars Global Surveyor în 1996; [32] misiunea de cartografiere a fost un succes complet și s-a încheiat în 2001. Contactul s-a întrerupt în noiembrie 2006, după 10 ani pe orbita marțiană. La o lună după lansarea Surveyor, NASA a lansat Mars Pathfinder care transporta robotul de explorare Sojourner , care a aterizat în Ares Vallis ; [32] Această misiune a fost, de asemenea, un succes și a devenit faimoasă pentru imaginile trimise pe Pământ.

Modulul de aterizare al Spiritului fotografiat chiar de la rover după aterizare (2004)

În 2001, NASA a trimis satelitul Mars Odyssey care, echipat cu un spectrometru cu raze gamma , a identificat cantități mari de hidrogen în regulitul marțian. Se crede că hidrogenul a fost conținut în depozite mari de gheață. [35] Misiunea științifică a navei spațiale s-a încheiat în septembrie 2010 și de atunci a fost utilizată ca satelit de comunicații între misiunile de pe suprafața planetei și centrele de control la sol. [32]

Twin rovers Spirit (MER-A) și Opportunity (MER-B), lansate de NASA, au ajuns cu succes în solul marțian în ianuarie 2004. Printre principalele descoperiri se află dovada definitivă a existenței apei lichide în trecut, datorită descoperirea urmelor sale în ambele puncte de aterizare. [36] Diavolii de nisip și curenții puternici au prelungit, de asemenea, viața roverilor prin curățarea constantă a panourilor solare . La 22 martie 2010, contactele cu Spirit s-au pierdut, [37] în timp ce la 10 iunie 2018, cei cu Oportunitate. [38]

La 12 august 2005, a venit rândul lui Mars Reconnaissance Orbiter , care a ajuns la destinație pe 10 martie 2006 pentru o misiune de doi ani. Printre obiective se număra cartarea terenului marțian și a condițiilor atmosferice pentru a găsi un loc de aterizare adecvat pentru misiunile ulterioare. Marte Reconnaissance Orbiter a realizat primele imagini de avalanșe la polul nord al planetei pe 3 martie 2008. [39]

Phoenix Mars Lander , lansat pe 4 august 2007, a ajuns la Polul nord marțian pe 25 mai 2008. [32] Modulul a fost echipat cu un braț mecanic cu o rază de acțiune de 2,5 metri capabil să sapă 1 metru în sol, și, de asemenea, avea o cameră în miniatură care, la 15 iunie 2008, a descoperit o substanță care pe 20 din aceeași lună s-a dovedit a fi apă. [40] [41] Misiunea s-a încheiat pe 10 noiembrie odată cu pierderea definitivă a oricărui contact, odată cu sosirea sezonului de iarnă marțian.

Pe de altă parte, misiunea Fobos-Grunt , îndreptată spre luna Fobos, lansată în noiembrie 2011 și prăbușită la pământ în ianuarie următoare, nu a avut succes, după ce problemele tehnice apărute imediat după plasarea ei pe orbita pământului au împiedicat continuarea călătoriei către scopul său. [32]

Între 2007 și 2011, ESA și Rusia au efectuat o simulare a călătoriei umane pe Marte și înapoi ca parte a proiectului Mars-500 . [42]

Reprezentarea Laboratorului de Științe Marte, 2007

Misiuni în desfășurare

În 2003,ESA a lansat Mars Express Orbiter împreună cu modulul de aterizare Beagle 2 , care a fost declarat pierdut la începutul lunii februarie 2004. [32] Echipa Spectrometrului Planetar Fourier , găzduită în satelit, a descoperit prezența metanului pe Marte. În iunie 2006, ESA a anunțat, de asemenea, observări de aurore pe planetă. [43] Având în vedere rezultatele științifice importante obținute, misiunea a fost prelungită până în 2020. [44]

La 6 august 2012, roverul Curiosity , cel mai mare din punct de vedere al dimensiunii și complexității tehnologice dezvoltat de NASA, a aterizat pe Marte [45] [46] cu scopul de a investiga capacitatea trecută și prezentă a planetei de a susține viața. Sonda a găsit apă, sulf și substanțe clorurate în primele probe de sol marțian, mărturisind o chimie complexă. NASA a precizat că rezultatul este doar confirmarea faptului că instrumentele navei au funcționat perfect și că s-au găsit indicații ale compușilor organici, dar că nu este posibil să se excludă faptul că aceștia ar fi putut fi transportați pe Marte chiar de Curiosity. [47]

Misiunea Mars Orbiter , cunoscută și sub numele informal de Mangalyaan , a fost prima misiune pentru explorarea Marte a Organizației Indiene de Cercetare Spațială (ISRO), al cărei vector a fost lansat pe 5 noiembrie 2013 pentru a ajunge pe orbita marțiană pe 24 septembrie, 2014. [32] Misiunea a fost concepută pentru a dezvolta tehnologiile necesare pentru proiectarea, programarea, gestionarea și controlul unei misiuni interplanetare. Prin urmare, agenția spațială indiană a fost a patra care a ajuns pe Marte, după RKA rusească, NASA SUA și ESA europeană. [48]

Sonda spațială MAVEN a fost lansată cu succes pe 18 noiembrie 2013 cu o rachetă Atlas V de la stația forței aeriene Cape Canaveral, pentru a intra pe o orbită eliptică în jurul planetei Marte pe 22 septembrie 2014, [32] la o altitudine cuprinsă între 145 km și 3.870 mile ( 6 228 km ) de la suprafață.

La 14 martie 2016, ESA a lansat Trace Gas Orbiter (TGO) și Lander Schiaparelli, parte a misiunii ExoMars [49] . Lander Schiaparelli a încercat, fără succes, să aterizeze pe 16 octombrie același an [50] .

În 2018, misiunea US InSight [51] a fost lansată cu un lander și două CubeSats [52] zburând deasupra, pentru a efectua un studiu aprofundat al structurii interne a planetei.

NASA, în februarie 2021, a lansat un videoclip cu sosirea rover-ului Perseverance pe Marte. [53]

Misiuni viitoare

Un număr substanțial de misiuni de la diverse agenții, atât private, cât și publice, este așteptat în fereastra de lansare din 2020. Ca parte a ExoMars , un rover va fi trimis pe suprafața lui Marte: va fi primul rover capabil să foreze pământul până la 2 metri adâncime pentru a stabili posibila existență a vieții trecute pe planetă. [54] [55] În acest scop, probele furnizate de burghiu vor fi analizate de Urey, detectorul de materie organică și oxidanți finanțat de NASA, care este, de asemenea, capabil să detecteze urme de molecule organice și să stabilească dacă acestea au provenit din viață forme sau mai puțin și, dacă da, ce condiții au determinat dispariția acestuia. [56] Misiunea Exomars va avea, de asemenea, printre obiectivele sale validarea tehnologiilor necesare explorării în condiții de siguranță a planetei în perspectiva unei „returnări a eșantionului Marte”, adică o misiune dus-întors pe Pământ. [57] NASA intenționează să trimită Marte 2020 , rover-ul dublu al Curiosity, dar cu instrumente științifice diferite, pentru a studia habitabilitatea lui Marte, a defini clima și a se pregăti pentru viitoarele misiuni umane, testând și producția de oxigen in situ . [58]

Tokyo NICT, Institutul Național de Tehnologia Informației și Comunicațiilor, în colaborare cu Universitatea din Tokyo a proiectat Microsatelitul Mars Terahertz, un microsatelit dedicat studiului izotopilor de oxigen prezenți în atmosfera marțiană, care va fi lansat ca o sarcină utilă secundară în o misiune încă de specificat. [59] Emirates Mars Mission , o misiune a Emiratelor Arabe Unite , cu sonda Mars Hope care va fi lansată de la centrul spațial Tanegashima , se va dedica, de asemenea, studiului atmosferei. [60] Agenția spațială chineză cu misiunea HX-1 va trimite o sondă mult mai complexă, incluzând orbitari, aterizatori și roveri, echipată cu un radar de adâncime pentru a mapa crusta marțiană până la o adâncime de 400 de metri. [61]

Producție ipotetică de resurse in situ pentru supraviețuirea unui echipaj uman

În fereastra următoare, în 2022, organizația indiană de cercetare spațială, după succesul misiunii Mars Orbiter, prevede o a doua misiune, Mars Orbiter Mission 2 , compusă din orbitatori , landeri și rovers, pentru a progresa în investigația științifică a atmosferei și Sol marțian. [62] Tot în 2022, compania privată SpaceX intenționează să trimită o navă spațială pentru producția in situ a resurselor necesare unei ipotetice misiuni umane în 2024 . [63]

Explorarea tripartită a lui Marte a fost privită ca un obiectiv pe termen lung de către Statele Unite prin viziunea pentru explorarea spațiului anunțată în 2004 de președintele George W. Bush [64] și susținută ulterior de Barack Obama [65] și Donald Trump . [66] O cooperare între NASA și Lockheed Martin în acest sens a dus la lansarea proiectului Orion , a cărui misiune de testare este programată pentru 2020 pe Lună și apoi a început călătoria către Marte. Până în 2028, NASA își propune să trimită astronauți pe Marte cu misiunea spațială Mars Base Camp (MBC) . În schimb, ESA intenționează să trimită astronauți pe Marte în perioada 2030-2035. Misiunea va fi precedată de trimiterea unor module mari începând cu ExoMars și o altă misiune dus-întors. [67]

Formare

Marte s-a format în urmă cu 4,6 miliarde de ani, cu o istorie similară celorlalte trei planete terestre, adică în urma condensării nebuloasei solare , în mare parte a silicaților . Datorită distanței mai mari de la Soare la Pământ, în timpul fazei inițiale de formare pe orbita lui Marte a existat o concentrație mai mare de elemente cu puncte de fierbere scăzute, cum ar fi clorul , fosforul și sulful , probabil împinse de orbitele interne de fortul. vânt solar al tânărului Soare. [68]

Istoria planetei poate fi împărțită în patru ere geologice care caracterizează formarea și evoluția acesteia.

PrenoachianoNoachianoEsperianoAmazzoniano

Noachian

În prima eră, între aproximativ 4,1 și 3,7 miliarde de ani în urmă, planeta a fost supusă unui intens bombardament tardiv , din care Pământul a fost și el o victimă. Aproximativ 60% din suprafață are markeri din acea epocă, în special cratere de impact . Cea mai mare dintre acestea se găsește în emisfera nordică și are un diametru aproximativ 10 000 km , aproape jumătate din circumferința planetei. [69] [70]

Harta elevației care arată dihotomia lui Marte, reconstituită din datele furnizate de Mars Global Surveyor (2001)

Cea mai acreditată ipoteză asupra formării acestui crater este impactul cu un planetoid de dimensiunea lui Pluto , care a lăsat o urmă profundă pe planetă, bazinul boreal, care ocupă aproximativ 40% din planetă, dând o dihotomie unică în solar [71] [72] . O altă formațiune tipică a acestei perioade este regiunea Tharsis , supusă unui vulcanism foarte activ și inundată, spre sfârșitul epocii, de o cantitate mare de apă, foarte abundentă în acele vremuri. Acest lanț de evenimente ar fi putut permite condiții adecvate vieții microbiologice . [73] [74]

Esperiano

Comparație între dimensiunea Franței și 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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