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Marte (astronomía)

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Marte
OSIRIS Mars true color.jpg
Unha imaxe en cor do planeta Marte tomada pola nave Rosetta en 2007
Estrela nai Sol
Clasificación Planeta Terra
Parámetros orbitais
(no seu momento J2000)
Eixo semi-maior 227 936 637 km
1.52366231 au [1]
Perihelio 206 644 545 [2] km
1,381 au
Afelión 249 228 730 [2] km
1.666 au
Circum. orbital 1 429 000 000 km
9.552 au
Período orbital 686.9600 días
(1.880794 anos )
Período sinódico 779,96 días
(2.1354 anos)
Velocidade orbital 21.972 km / s (min)
24,077 km / s (media)
26,499 km / s (máximo)
Inclinación
na eclíptica
1,85061 °
Respecta a inclinación
en equat. do Sol
5,65 °
Excentricidade 0,09341233
Lonxitude de
nodo ascendente
49,57854 °
Argom. do perihelio 286,46230 °
Satélites 2
Aneis 0
Datos físicos
Diámetro igual 6 804,9 km [1] [2]
Diámetro polar 6 754,8 km [2]
Esmagadora 0,00589 [2]
Superficie 1.448 × 10 14 [1]
Volume 1,6318 × 10 20 [1]
Misa
6,4185 × 10 23 kg [1]
0,107 M
Densidade media 3,934 g / cm³ [1]
Aceleración de gravidade na superficie 3,69 m / s²
(0,376 g)
Velocidade de escape 5 027 m / s [1]
Período de rotación 1,025957 días
(24 h 37 min 23 s)
Velocidade de rotación
(no ecuador)
241,17 m / s
Inclinación axial 25,19 ° [2]
Polo norte AR 317,68143 ° (21 h 10 min 44 s) [1]
Declinación 52,88650 ° [1]
Temperatura
superficial
133 K (−140 ° C ) (min)
210 [1] K (−63 ° C) (media)
293 K (20 ° C) (máx.)
Presión atmosférica 6,36 mbar [2]
Albedo 0,15 [1]
Datos observacionais
Aplicación Magnitude. −2,00 [2] (media)
−2,91 [2] (máximo)
Aplicación Magnitude. −2,94 e 1,86
Diámetro
aparente
3,5 " [2] (min)
25,1 " [2] (máximo)

Marte é o cuarto planeta do sistema solar por orde de distancia ao Sol ; [3] é visible a simple vista e é o último dos planetas de tipo terrestre despois de Mercurio , Venus e a Terra . Chamado planeta vermello pola súa característica cor causada pola gran cantidade de óxido de ferro que o cobre, [3] Marte toma o nome da divindade homónima da mitoloxía romana [3] e o seu símbolo astronómico é a representación estilizada do escudo e de a lanza do deus ( Símbolo de Marte.svg ; Unicode : ♂).

A pesar de ter temperaturas superficiais medias bastante baixas (entre -120 e -14 ° C ) [3] e unha atmosfera moi delgada, é o planeta máis parecido á Terra entre os do sistema solar. As súas dimensións son intermedias entre as do noso planeta e as da Lúa e ten a inclinación do eixe de rotación e a duración do día semellantes ás da Terra. A súa superficie presenta formacións volcánicas , vales , casquetes polares e desertos areosos e formacións xeolóxicas que suxiren a presenza dunha hidrosfera no pasado distante. A superficie do planeta parece moi craterizada , debido á ausencia case total de axentes erosivos (principalmente actividade xeolóxica, atmosférica e hidrosférica) e á ausencia total de actividade tectónica de placas capaz de formar e logo modelar estruturas tectónicas. [4] [5] A densidade moi baixa da atmosfera non é capaz de consumir a maioría dos meteoros , que polo tanto chegan ao chan con máis frecuencia que na Terra. Entre as formacións xeolóxicas máis salientables de Marte están: Olympus Mons , ou Monte Olympus, o volcán máis grande do sistema solar (alto 27 km ); o Valles Marineris , un longo canón considerablemente máis grande que os terrestres; e un enorme cráter no hemisferio norte, cun 40% de ancho de toda a superficie marciana. [6] [7]

Tras a observación directa, Marte presenta variacións de cor, atribuídas historicamente á presenza de vexetación estacional, que cambian a medida que varían os períodos do ano; pero as posteriores observacións espectroscópicas da atmosfera abandonaron hai tempo a hipótese de que podería haber mares, canles e ríos ou unha atmosfera suficientemente densa. A negación final veu da misión Mariner 4 , que en 1965 mostrou un planeta deserto e árido, animado por tempestades de area periódicas e especialmente violentas. As misións máis recentes destacaron a presenza de auga conxelada. [8]

Dous satélites naturais orbitan ao redor do planeta, Fobos e Deimos , de pequeno tamaño e forma irregular.

Observación

Icona de lupa mgx2.svg O mesmo tema en detalle: Observación de Marte .
Imaxe de Marte tomada por un telescopio afeccionado (2003)

A simple vista Marte aparece normalmente cunha cor amarela, laranxa ou avermellada e o brillo é o máis variable durante a súa órbita entre todos os planetas exteriores: a súa magnitude aparente de feito pasa dun mínimo de +1,8 a un máximo. −2,91 á oposición perihelica [2] (tamén chamada gran oposición ). Debido á excentricidade orbital , a súa distancia relativa varía con cada oposición, determinando oposicións pequenas e grandes, cun diámetro aparente de 3,5 a 25,1 segundos de arco . O 27 de agosto de 2003 ás 9:51:13 UT Marte atopouse tan preto da Terra coma sempre en case 60 000 anos : 55 758 006 km (0,37271925 au ). Isto foi posible porque Marte estaba a un día da oposición e a uns tres días do seu perihelio, o que o fixo particularmente visible desde a Terra. Non obstante, este enfoque só é lixeiramente inferior aos demais. Por exemplo, o 22 de agosto de 1924, a distancia mínima era de 0,372846 unidades astronómicas (55 777 000 km) e espérase que o 24 de agosto de 2208 sexan 0,37279 unidades astronómicas (55 769 000 km). [9] A aproximación máis próxima deste milenio terá lugar o 8 de setembro de 2729, [10] cando Marte estará a 0,372004 unidades astronómicas (55 651 000 km) da Terra. [11]

Coa observación a través do telescopio son visibles algúns detalles característicos da superficie, o que permitiu aos astrónomos do século XVI ao XX especular sobre a existencia dunha civilización organizada no planeta. Unha pequena lente de 70-80 mm é suficiente para resolver as manchas claras e escuras na superficie e as tapas polares; [12] xa con 100 mm pódese recoñecer o Syrtis Major Planum . A axuda de filtros de cores tamén permite delimitar mellor as fronteiras entre rexións de diferente natureza xeolóxica. [13] Cunha lente de 250 mm e unhas condicións de visibilidade óptimas, son visibles os principais personaxes da superficie, as crestas e as canles. [14] A visión destes detalles pode estar parcialmente oculta por tormentas de area en Marte que poden estenderse ata cubrir todo o planeta. [15]

Movemento retrógrado aparente de Marte no 2003 visto desde a Terra (simulación realizada con Stellarium )

O achegamento de Marte á oposición implica o comezo dun período de aparente movemento retrógrado , durante o cal, se nos referimos á bóveda celeste, o planeta aparece en movemento na dirección oposta á ordinaria [16] (polo tanto, dende o leste ata oeste no canto de oeste a leste) coa súa órbita que parece formar un "lazo" (en inglés "loop"); o movemento retrógrado de Marte dura de media 72 días.

Historia das observacións

Despois de Venus e Xúpiter , Marte é o planeta máis facilmente identificable da Terra debido ao seu gran brillo relativo e característica cor vermella. A pesar de non considerar as néboas do tempo, os primeiros en observar Marte en detalle foron os exipcios. [17] [18] A información detallada sobre Marte chéganos dos babilonios. [19] [20] . Indios e chineses fixeron outros tantos estudos detallados. [21] Poboacións da cultura etrusco-grecorromana asociárono coa imaxe de Maris / Ares / Marte , deus da guerra . [3] Aristóteles foi un dos primeiros en describir observacións de Marte, que tamén observou o seu paso detrás da Lúa [22] obtendo así unha proba empírica da concepción dun universo xeocéntrico coa terra no centro do sistema en lugar do Sol. [19] [20] O 13 de outubro de 1590 Michael Maestlin observou a única ocultación documentada de Marte desde Venus na cidade alemá de Heidelberg . [23] En 1609 Galileo foi o primeiro home en apuntar un telescopio cara a Marte.

Só a finais do século XIX as coidadosas observacións e melloras na tecnoloxía permitiron obter unha visión o suficientemente nítida como para distinguir as características do solo marciano. O 5 de setembro de 1877 houbo unha oposición periélica e nese ano o astrónomo italiano Giovanni Schiaparelli , daquela en Milán , usou un telescopio de 22 cm para debuxar o primeiro mapa detallado de Marte cuxa nomenclatura aínda é a oficial. O resultado foron estruturas que o astrónomo chamou " Canles " (máis tarde demostrouse que eran ilusións ópticas) xa que a superficie do planeta tiña varias longas liñas ás que atribuía nomes de famosos ríos terrestres. [24] [25]

Percival Lowell , aquí observando a Venus de día (1914), foi un gran observador de Marte e publicou as súas obras en tres libros dedicados ao "planeta vermello".

A incorrecta tradución ao inglés do termo "canles" empregada nas obras de Schiaparelli (o termo canal ou "canle artificial", en vez de empregarse a canle xenérica) fixo que o mundo científico crese que en Marte había canles de rega artificiais [26]. ] mentres que o científico só falara de grandes sucos na superficie. Influído por estas traducións, o astrónomo americano Percival Lowell fundou un observatorio , o Observatorio Lowell , equipado cun 300 e 450 mm que se empregaron na oposición particularmente favorable de 1894 e posteriores. Publicou varios libros sobre Marte e as súas teorías sobre a existencia de vida no planeta, tamén baseadas na orixe artificial das canles, tiveron unha notable influencia na opinión pública. [27] Entre os astrónomos que observaron as agora características canles marcianas tamén lembramos a Henri Joseph Perrotin e Louis Thollon de Niza . [28] Naquela época naceu a imaxe dun mundo antigo (fronte a unha Terra de mediana idade e a Venus primitiva), onde a seca forzou á madura civilización marciana a inmensas obras de canalización: un topos que terá un éxito considerable en ciencia ficción .

Durante moito tempo críase que Marte era un planeta cuberto de vexetación e algúns mares: os cambios estacionais de Marte de feito provocaron unha redución dos casquetes polares no verán e crearon grandes manchas escuras na súa superficie. Non obstante, as observacións no telescopio non foron capaces de confirmar estas especulacións: a medida que avanzaba a calidade dos telescopios houbo de feito unha redución das canles, ata que en 1909 Camille Flammarion , cun telescopio de 840 mm , deseños irregulares observados pero sen canles. [29]

A estacionalidade marciana foi unha inspiración, malia a falta de probas, para teorías sobre a posible estrutura do ecosistema de Marte ata os anos sesenta do século XX . Para reforzar estas teses, tamén se presentaron escenarios detallados sobre o metabolismo e os seus ciclos químicos. [30]

Os avances na observación espacial tamén permitiron o descubrimento dos dous satélites naturais, Fobos e Deimos , probablemente asteroides capturados pola gravidade do planeta. A existencia de tales satélites xa se postulou desde hai tempo, tanto que máis dun século e medio antes Jonathan Swift citou algúns datos orbitais aproximados nas Viaxes de Gulliver .

As expectativas do público en xeral non se cumpriron cando, en 1965 , a sonda Mariner 4 chegou ao planeta por primeira vez, sen detectar signos de construción. [31] O primeiro desembarco de sondas automáticas produciuse once anos despois, coas misións Viking I e II , detectáronse rastros de vida pero non se detectaron compostos orgánicos de carbono na superficie e, polo tanto, as probas de vida foron descartadas como incorrectas ( desde o posterior descubrimento da presenza de compostos orgánicos, abríronse discusións e dúbidas). Desde finais do século pasado, Marte volveu ser o destino de numerosas sondas estadounidenses e europeas , que levaron a unha mellora significativa no coñecemento do planeta; grazas á misión Mars Global Surveyor , rematada a finais do 2006 , obtivéronse mapas moi detallados de toda a superficie de Marte. En 2005, a administración estadounidense finalmente encargou á NASA que estudase unha posible misión humana a Marte.

Exploración de Marte

Icona de lupa mgx2.svg O mesmo tema en detalle: Exploración de Marte .

A Unión Soviética , Estados Unidos , Europa , Xapón e China realizaron numerosas misións a Marte para estudar a súa xeoloxía, atmosfera e superficie.

Non obstante, aproximadamente a metade das misións foron fallos consistentes en perdas e varios problemas técnicos. [32] Tamén por esta razón o planeta conserva o seu encanto, o seu misterio e, máis xeralmente, unha motivación adicional para continuar a investigación. As posibilidades de atopar vestixios de vida neste planeta, segundo nos parece, son extremadamente pequenas; non obstante, se a presenza de auga se confirmase nos tempos antigos, aumentarán as posibilidades de atopar vestixios da vida pasada.

As misións espaciais deberán lanzar fiestras de 2-3 meses cada 780 días, correspondentes ao período sinódico. [33]

Misións pasadas

Vista do solo de Marte desde Viking 1 (11 de febreiro de 1978)

O primeiro éxito chegou en 1964 co paso preto de Marte do Mariner 4 da NASA . [32] A primeira observación de Marte foi moi controvertida: aínda que por un lado o entusiasmo polo éxito debería ter empurrado económica e politicamente cara a outras misións, por outro os resultados completamente diferentes ás expectativas dun planeta prolífico, con vida e vexetación, provocou unha redución significativa dos recursos destinados á exploración do planeta, cancelando e adiando algunhas misións xa planificadas. [34] O primeiro desembarco tivo lugar en 1971 grazas aos Marte 2 e 3 soviéticos que, con todo, perderon o contacto coa Terra uns minutos despois. [32] A continuación, a NASA lanzou o programa Viking de 1975, que consistía en dous satélites en órbita cun módulo de aterraxe que chegou ao chan en 1976. [32] Viking 1 estivo operativo durante seis anos e Viking 2 durante tres. [32] Grazas á súa actividade houbo as primeiras fotos en cor da superficie marciana e mapas de tanta calidade que aínda se usan. En canto ás probas biolóxicas, os resultados foron sorprendentes pero consideráronse ambiguos e non concluíntes.

Selo Lander Mars 3 ( Unión Soviética , 1972)

En 1988 os módulos soviéticos do Programa Phobos (Phobos 1 e Phobos 2) foron enviados para o estudo de Marte e as súas dúas lúas; O sinal de Phobos 1 perdeuse mentres viaxaba e Phobos 2 puido enviar fotos do planeta e de Fobos pero fallou antes de soltar dúas sondas na lúa. [32]

Despois de que o Mars Observer fallase en 1992, [32] a NASA enviou o Mars Global Surveyor en 1996; [32] A misión de mapeo foi un éxito total e rematou en 2001. O contacto rompeu en novembro de 2006 despois de 10 anos na órbita marciana. Un mes despois do lanzamento do Surveyor, a NASA lanzou o Mars Pathfinder que levaba o robot de exploración Sojourner , que aterrou en Ares Vallis ; [32] Esta misión tamén foi un éxito e fíxose famosa polas imaxes que enviou á Terra.

Módulo de aterraxe de Spirit fotografado desde o propio rover despois de aterrar (2004)

En 2001, a NASA enviou ao satélite Mars Odyssey que, equipado cun espectrómetro de raios gamma , identificou grandes cantidades de hidróxeno no regulito marciano. Crese que o hidróxeno estaba contido en grandes xacementos de xeo. [35] A misión científica da nave rematou en setembro de 2010 e desde entón usouse como satélite de comunicacións entre misións nos centros de control terrestre e superficial do planeta. [32]

Os twin rovers Spirit (MER-A) e Opportunity (MER-B), lanzados pola NASA, chegaron con éxito ao solo marciano en xaneiro de 2004. Entre os principais descubrimentos está a proba definitiva da existencia de auga líquida no pasado, grazas á descubrimento dos seus rastros en ambos os dous puntos de aterraxe. [36] Os demos de area e as fortes correntes tamén prolongaron a vida dos rover limpando constantemente os seus paneis solares . O 22 de marzo de 2010, perdéronse os contactos con Spirit, [37] mentres que o 10 de xuño de 2018, os con Opportunity. [38]

O 12 de agosto de 2005, foi a quenda do Mars Reconnaissance Orbiter da NASA, que chegou ao seu destino o 10 de marzo de 2006 para unha misión de dous anos. Entre os obxectivos atopábase a cartografía do terreo marciano e das condicións atmosféricas para atopar un sitio de aterraxe adecuado para misións posteriores. O Mars Reconnaissance Orbiter tomou as primeiras imaxes de avalanchas no polo norte do planeta o 3 de marzo de 2008. [39]

O Phoenix Mars Lander , lanzado o 4 de agosto de 2007, chegou ao polo norte marciano o 25 de maio de 2008. [32] O módulo estaba equipado cun brazo mecánico cun alcance de 2,5 metros capaz de cavar 1 metro no chan, e tamén tiña unha cámara en miniatura que o 15 de xuño de 2008 descubriu unha substancia que o 20 do mesmo mes resultou ser auga. [40] [41] A misión rematou o 10 de novembro coa perda definitiva de todo contacto, ao chegar a tempada invernal marciana.

Por outra banda, a misión Fobos-Grunt , dirixida cara á lúa Fobos, lanzada en novembro de 2011 e caída ao chan no xaneiro seguinte, non tivo éxito, despois de que os problemas técnicos que se produciron inmediatamente despois de colocala en órbita baixa da terra impedisen a continuación da viaxe cara ao seu obxectivo. [32]

Entre 2007 e 2011, a ESA e Rusia realizaron unha simulación de viaxes humanas a Marte e de volta como parte do proxecto Mars-500 . [42]

Representación do Mars Science Laboratory, 2007

Misións en curso

En 2003, a ESA lanzou o Mars Express Orbiter xunto co módulo de aterraxe Beagle 2 , que se declarou perdido a principios de febreiro de 2004. [32] O equipo do Espectrómetro Planetario de Fourier , aloxado no satélite, descubriu a presenza de metano en Marte. En xuño de 2006, a ESA tamén anunciou avistamentos de auroras no planeta. [43] Dados os importantes resultados científicos obtidos, a misión estendeuse ata 2020. [44]

O 6 de agosto de 2012, o rover Curiosity , o maior en termos de tamaño e complexidade tecnolóxica desenvolvido pola NASA, aterrou en Marte [45] [46] co obxectivo de investigar a capacidade actual e pasada do planeta para soster a vida. A sonda atopou auga, xofre e substancias cloradas nas primeiras mostras de solo marciano, testemuñando unha química complexa. A NASA especificou que o resultado é só a confirmación de que os instrumentos da nave funcionaron perfectamente e que se atoparon indicacións de compostos orgánicos, pero que non é posible excluír que estes puideran ser transportados a Marte pola propia Curiosity. [47]

A Misión Mars Orbiter , tamén coñecida co nome informal de Mangalyaan , foi a primeira misión para a exploración de Marte da Indian Space Research Organization (ISRO), cuxo vector foi lanzado o 5 de novembro de 2013 para chegar á órbita marciana o 24 de setembro, 2014. [32] A misión foi deseñada para desenvolver as tecnoloxías necesarias para o deseño, programación, xestión e control dunha misión interplanetaria. A axencia espacial india foi, polo tanto, a cuarta en chegar a Marte, despois da RKA rusa, a NASA dos Estados Unidos e a ESA europea. [48]

A sonda espacial MAVEN foi lanzada con éxito o 18 de novembro de 2013 cun foguete Atlas V desde a estación da forza aérea de Cabo Cañaveral, para entrar nunha órbita elíptica ao redor de Marte o 22 de setembro de 2014, [32] a unha altitude entre 145 km e 3.870 millas ( 6 228 km ) da superficie.

O 14 de marzo de 2016, a ESA lanzou o Trace Gas Orbiter (TGO) e Lander Schiaparelli, parte da misión ExoMars [49] . Lander Schiaparelli intentou, sen éxito, aterrar o 16 de outubro do mesmo ano [50] .

En 2018 lanzouse a misión US InSight [51] cun lander e dous CubeSats [52] sobrevoando, para realizar un estudo en profundidade da estrutura interna do planeta.

A NASA publicou en febreiro de 2021 un vídeo da chegada do rover Perseverance a Marte. [53]

Misións futuras

Na ventá de lanzamento de 2020 espérase un número substancial de misións de varias axencias, tanto privadas como públicas. Como parte de ExoMars , enviarase un rover á superficie de Marte: será o primeiro rover capaz de perforar o chan ata 2 metros de profundidade para establecer a posible existencia de vida pasada no planeta. [54] [55] Para este propósito, as mostras proporcionadas pola broca serán analizadas por Urey, o detector de materia orgánica e oxidantes financiado pola NASA, que tamén é capaz de detectar restos de moléculas orgánicas e determinar se se orixinaron da vida formas ou menos e, se é así, que condicións provocaron a súa desaparición. [56] A misión Exomars tamén terá entre os seus obxectivos a validación das tecnoloxías necesarias para a exploración segura do planeta na perspectiva dun "retorno da mostra de Marte", que é unha misión de ida e volta á Terra. [57] A NASA planea enviar Marte 2020 , o rover xemelgo de Curiosity pero con diferente instrumentación científica, para estudar a habitabilidade de Marte, definir o clima e prepararse para futuras misións humanas, probando tamén a produción de osíxeno in situ . [58]

O Tokyo NICT, Instituto Nacional de Tecnoloxía da Información e as Comunicacións, en colaboración coa Universidade de Tokio deseñou o Mars Terahertz Microsatellite, un microsatélite dedicado ao estudo dos isótopos de osíxeno presentes na atmosfera marciana, que se lanzará como carga útil secundaria en unha misión aínda por concretar. [59] Emirates Mars Mission , unha misión dos Emiratos Árabes Unidos , coa sonda Mars Hope que será lanzada desde o centro espacial Tanegashima , tamén se dedicará ao estudo da atmosfera. [60] A axencia espacial chinesa coa misión HX-1 enviará unha sonda moito máis complexa, incluíndo órbitas, landers e rovers, equipada cun radar de profundidade para cartografiar a codia marciana ata unha profundidade de 400 metros. [61]

Produción hipotética in situ de recursos para a supervivencia dunha tripulación humana

Na seguinte xanela, en 2022, a organización india de investigación espacial, despois do éxito da Misión Orbiter Mars, prevé unha segunda misión, Mars Orbiter Mission 2 , composta por orbitadores, landers e rovers, para avanzar na investigación científica da atmosfera e Solo marciano. [62] Tamén en 2022, a empresa privada SpaceX planea enviar unha nave espacial para a produción in situ dos recursos necesarios para unha hipotética misión humana en 2024 . [63]

A exploración tripulada de Marte foi vista como un obxectivo a longo prazo polos Estados Unidos a través da Visión para a Exploración Espacial anunciada en 2004 polo presidente George W. Bush [64] e apoiada posteriormente por Barack Obama [65] e Donald Trump . [66] Unha cooperación entre a NASA e Lockheed Martin neste sentido levou ao lanzamento do proxecto Orión , cuxa misión de proba está prevista para 2020 á Lúa e logo emprendeu a viaxe a Marte. Para 2028, a NASA pretende enviar astronautas a Marte coa misión espacial Mars Base Camp (MBC) . Pola contra, a ESA planea enviar astronautas a Marte no período comprendido entre 2030 e 2035. A misión virá precedida polo envío de grandes módulos que comezarán cos ExoMars e outra misión de ida e volta. [67]

Formación

Marte formouse hai 4.600 millóns de anos, cunha historia similar aos outros tres planetas terrestres, é dicir, tras a condensación da nebulosa solar , principalmente silicatos . Debido á maior distancia do Sol á Terra, durante a fase inicial de formación na órbita de Marte houbo unha maior concentración de elementos con baixos puntos de ebulición, como cloro , fósforo e xofre , probablemente afastados das órbitas internas. polo forte vento solar do novo Sol. [68]

A historia do planeta pódese dividir en catro eras xeolóxicas que caracterizan a súa formación e evolución.

PrenoachianoNoachianoEsperianoAmazzoniano

Noachian

Durante a primeira era, entre uns 4.1 e 3.700 millóns de anos, o planeta foi sometido a un intenso bombardeo tardío , do que a Terra tamén foi vítima. Preto do 60% da superficie ten marcadores desa época, especialmente cráteres de impacto . O maior deles atópase no hemisferio norte e ten un diámetro aproximado 10 000 km , case a metade da circunferencia do planeta. [69] [70]

Mapa de elevación que mostra a dicotomía de Marte, reconstruído a partir dos datos proporcionados polo Mars Global Surveyor (2001)

A hipótese máis acreditada sobre a formación deste cráter é o impacto cun planetoide do tamaño de Plutón , que deixou unha profunda pegada no planeta, a cunca boreal, que ocupa aproximadamente o 40% do planeta, dando unha dicotomía única no solar. sistema. [71] [72] . Outra formación típica deste período é a rexión de Tharsis , sometida a un vulcanismo moi activo e inundada, cara ao final da era, por unha gran cantidade de auga, moi abundante naqueles tempos. Esta cadea de eventos podería permitir condicións adecuadas para a vida microbiolóxica . [73] [74]

Esperiano

Comparación entre o tamaño de Francia e o 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

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