Panoramica

generalità
sul pianeta

E’
il più vicino alla Terra fra i pianeti esterni ed è il quarto, rispetto
al Sole. Marte orbita su un percorso ellittico di eccentricità.pari a
0,093, con una inclinazione sull’eclittica di 1º,9. La distanza media dal
Sole è di 227,8 milioni di km (1,52 UA); il periodo di rivoluzione
siderale è di 1,88 anni.Il periodo sinodico è di 2 anni e 50 giorni
circa paragonato alla Terra; trascorso il quale Marte si trova in
opposizione rispetto al Sole ed è nelle condizioni più adatte sia per
l’osservazione che per i lanci di sonde spaziali (in genere il periodo
migliore si verifica ogni 26 mesi).

La
distanza tra Terra e Marte, a causa anche dell’eccentricità dell’orbita
terrestre, può subire variazioni, all’opposizione, tra circa 55 e 101
milioni di km. Quando la Terra si trova all’afelio della sua propria
orbita, e Marte rispettivamente al suo perielio, si verifica una
cosiddetta "grande opposizione", come quella del 13 giugno 2001.
Esse si verificano in genere ogni 15-17 anni.  

Il
diametro equatoriale è di 6787 km, con uno schiacciamento polare di
0,009; la massa è 0,107 volte quella della Terra, l’accelerazione di
gravità superficiale è solo il 38% di quella terrestre e la velocità di
fuga 5,0 kmxs-1. L’apparente
bassa gravità superficiale e la relativa massa saranno oggetto di un
approfondimento teorico in una sezione apposita di Pianeta Marte.net.

Marte
ruota su se stesso in 24h37’23", superiore di soli 41" al
periodo di rotazione siderale della Terra; l’inclinazione dell’equatore
marziano sul piano dell’orbita è di 23°59′, di pochissimo superiore a
quello terrestre. Quindi anche Marte, come la Terra, possiede stagioni, ma
più lunghe a causa del suo maggior periodo orbitale. Sarà
oggetto di una trattazione teorica anche la strana coincidenza tra
rotazione e inclinazione dell’asse di Terra e Marte 

I
satelliti di Marte

Il
pianeta Marte ha due satelliti naturali: Phobos e Deimos. Il loro
aspetto è piuttosto irregolare e craterizzato. Le dimensioni di
Phobos sono: 19x21x27 km e Deimos: 11x12x15 km. La loro
individuazione avvenne nel 1877 dall’astronomo americano A. Hall.

Phonos
orbita intorno a Marte in 7h39′ e Deimos in 30h17′. La distanza in
media da esso è di 9000 per Phobos e 24.000 km per Deimos. 

Ipotesi
sulla loro origine:

L’ipotesi
più tradizionalista vuole che Phobos e Deimos siano due asteroidi
catturati dal pianeta Marte. Ma il fatto che entrambi orbitano in
una traiettoria parallela all’equatore del pianeta rende al quanto
improbabile tale possibilità. 

Un’altra
ipotesi è resa sulla base di valutazioni di differenze
strutturali tra Marte e le sue lune; in pratica potrebbe darsi che
queste ultime rappresentino i corpi maggiori di uno sciame di
relitti prodotti e sollevati in passato, intorno al pianeta madre,
dall’impatto di un asteroide di almeno 1800 km di diametro. Da
notare infatti che tra le orbite di Terra e Marte transitano un
certo numero di asteroidi che potrebbero essere in definitiva
altri frammenti di Marte. Tali corpi hanno orbite molto ellittiche
e che intersecano le orbite di Marte, Terra, Venere e Mercurio.

Si
ipotizza anche che Phobos e deimos, a causa della loro probabile
composizione di ghiaccio e rocce, potrebbero essersi formati
assieme al pianeta e sviluppati mantenendo orbite equatoriali.

la superficie

L’emisfero
settentrionale di Marte manifesta una crosta di riformazione, dominata da
ampie distese, più o meno levigate, di materiali effusivi riversatisi in
tempi recenti dagli strati subcrostali. L’attività endogena del pianeta
è resa palese dalla presenza di altopiani di natura plutonica (dorsali di
Elysium, Tharsis) dai quali si elevano edifici vulcanici a scudo la cui
imponenza (Monte Olympus, il maggiore, misura 570 km di diametro di base e
raggiunge i 26 km di quota; Monte Ascreus rispettivamente 400 e 20 km; e
dimensioni comparabili misurano i vulcani Pavonis e Arsia) lascia
comprendere che le formazioni si sono mantenute e accresciute in loco per
tempi prolungati, forse fino a 100 milioni di anni fa, prima di venir
estinte dai movimenti tettonici.Questo
è ciò che più rimarcano le teorie maggiormente accreditate allo stato
attuale. Vedremo infatti altri modelli teorici applicati alla natura della
morfologia marziana. Tali modelli sono stati sviluppati per colmare alcune
incongruenze emerse nell’analisi della superficie. Tra le altre
interessanti implicazioni vi potrebbero essere ad esempio fattori di
natura gravitazionale e magnetica, tali da permettere la formazione di
edifici vulcanici così vasti e delle dorsali così estese.

Questi
ultimi sembrano infatti esser stati così deboli da non aver mai
consentito, sul pianeta, una significativa suddivisione e mobilità di
zolle crostali. La crosta che ricopre l’emisfero australe appare di
origine più antica, in quanto le tracce del bombardamento meteoritico
delle prime età sopravvivono in un ricco assortimento di crateri e di
bacini d’impatto, il più vasto dei quali, Hellas, ha un diametro di 2000
km. Forse la grande
area di Hellas fu occupata da un vasto mare.

La
differente storia geologica frai due emisferi appare sottolineata, in
corrispondenza dei loro margini d’accostamento, dalla presenza di un
imponente sistema di faglie e di fratture che documentano i processi di
lacerazione dai quali la superficie marziana è stata sconvolta nel corso
della sua differenziazione. Il sistema di fratture inizia a ridosso della
dorsale di Tharsis, in zona equatoriale, con l’intrico di Labyrinthus
Noctis sfociante verso est nel Tithonius Chasma e nel Coprates, canyons
profondi alcune migliaia di metri e larghi fino a 75 km. La faglia
prosegue nella cosiddetta Valles Marineris, impressionante frattura che si
estende per oltre 5000 km con larghezze e profondità fino a 120 km e 6000
metri. Per dimostrare
al di là di ogni dubbio che i fenomeni esaminati abbiano età di
centinaia di milioni di anni, occorreranno ulteriori ed accurate analisi
da parte di sonde specializzate nei prossimi anni. Ad ogni modo
approfondiremo il modello teorico di John Ackerman sulla formazione dei
pianeti terrestri che rivela come Terra e Marte potrebbero entrambi avere
forse al massimo 800 milioni di anni dalla loro formazione.

I
rilevamenti fotografici hanno anche rivelato la presenza su Marte di
terreni di natura alluvionale sui quali compaiono le tracce di depositi
fluviali (i cosiddetti channels); gli stessi rilevamenti, in
corrispondenza delle regioni polari, hanno posto in evidenza terreni
incoerenti e caotici (resi tali da iterati fenomeni di glaciazione), e
terreni lamellari dovuti a processi ricorrenti di deposizione di
permafrost (sabbie intrise di ghiaccio d’acqua). La
presenza di acqua su Marte è di fondamentale importanza per molte
ragioni. Saranno prese n esame molte prove a favore di questa
possibilità.

natura del suolo

La
superficie del pianeta ricorda molto quella dei deserti terrestri, il suo
colore, che spesso tende sul rosso, è dovuto alla presenza di ossidi di ferro.
Quando le sonde Viking atterrarono nel 1976, analizzarono chimicamente
la superficie nei punti a loro accessibili; il risultato fu il
rilevamento, nei depositi
sabbiosi, di ferro (14%) e silicio (15-20%) e presentano tracce di
vari altri elementi (Ca, Al, S, Ti, Mg, Cs e K). Sulla base dello
sprofondamento dei sostegni dei moduli di approdo entro il suolo marziano
e dei risultati dell’attività di scavo delle pale meccaniche, è apparso
che il suolo, almeno nelle aree di atterraggio, possiede una consistenza
granulosa che ricorda il regolite lunare, abbondante di materiale eruttivo
e di brecce. La
cosa interessante è che anche nelle zone dove sono atterrati
Spirit e Opportunity, si sono riscontrati numerosi indizi di
materiali eruttivi. E’ sorprendente proprio il fatto che, anche in
aree non troppo vicine a vulcani, possiamo trovare tali tracce.
Come vedremo ci sarebbero delle spiegazioni per questo.

la
struttura interna

A
somiglianza degli altri pianeti del sistema, Marte si è costituito 4,5
miliardi di anni fa dall’aggregazione di planetesimi, questa
è la teoria più accreditata, secondo il concetto di evoluzione naturale
dei sistemi planetari; ma in qualità di
pianeta di tipo "terrestre", esso è andato incontro a una fase
di fusione e di rimescolamento del proprio interno che ha dato luogo alla
"differenziazione" per strati mineralogici chimicamente
diversificati, dell’intera massa planetaria.. Vedremo
come le teorie di Ackerman  permettono di ottenere un modello
altrettanto credibile e coerente della formazione dei pianeti terrestri.  

Si
suppone quindi che Marte possegga un nucleo centrale circondato da un
mantello e da una crosta superficiale come accade per la Terra. Sembra che quest’ultima
(la crosta marziana) sprofondi
mediamente a 40-50 km, uno spessore per lo meno doppio di quello della
crosta terrestre. 

Il fatto di essere tanto massiccia e di mancare di
un’adeguata base fluida di sostegno (l’astenosfera) è certamente la causa
determinante della riscontrata assenza, sul pianeta, del costituirsi di
placche continentali galleggianti simili a quelle terrestri. Oppure
potrebbe darsi che Marte abbia subito una disastrosa catastrofe
planetaria 

Sepolto
sotto il mantello, il nucleo di Marte, povero di ferro e di nichel, non
raggiungerebbe i 2500 km di diametro: troppo minuscolo, quindi, per
risultare, a sua volta, differenziato in una sezione esterna fusa, idonea
a innescare il noto meccanismo "a dinamo autoeccitata" che, come
per la Terra, presiede alla generazione di un campo magnetico globale.
Infatti il pianeta non possiede una magnetosfera significativa, né fasce
di radiazione tipo Van Allen.

Anche
su questo argomento ci soffermeremo parecchio e vedremo come altri
ipotetici scenari sarebbero credibili tanto quanto quelli tradizionali.

clima
e meteorologia marziana

L’aspetto
del cielo su Marte, spesso sconvolto da tempeste di sabbia, ha
una colorazione rosata, dovuta alle particelle di polvere
rossastra sospese e all’effetto creato dal CO₂,
il quale tende a filtrare tutti i colori dello spettro tranne
quelli rossi. 

L’atmosfera di Marte, che
molto probabilmente in passato era
decine o centinaia di volte più densa di quella attuale, ha una pressione al
livello del suolo di circa 0,07
barie, circa il 7% di quella terrestre. Essa è composta
principalmente da anidride carbonica (95%), ma contiene anche
azoto biatomico (2,7%), argon (1,6%), tracce di ossigeno, vapore
acqueo, monossido di carbonio, cripton e xenon. La temperatura media
superficiale è inferiore a -60°C,
ai poli raggiunge valori di -128°C mentre nelle regioni
equatoriali sono possibili temperature oltre i  +20°C) 

La
circolazione dei flussi d’aria su Marte appare basilarmente legata
alle  modificazioni stagionali cui vanno incontro le calotte
polari: il loro estendersi genera, con il raffreddamento che ne
consegue, il costituirsi di un gradiente termico che agisce da
motore per le correnti atmosferiche, all’alimentazione delle quali
contribuisce la depressione barica provocata dalla sublimazione al
suolo di ingenti quantitativi di anidride carbonica. Quando
nell’emisfero nord è estate la calotta libera CO₂;
nell’altro emisfero, dove è inverno avviene il contrario. Tali
estremi fra gli emisferi sono il carburante necessario perchè le
correnti d’aria possano fluire a velocità elevatissime.  Lo spirare
dei venti marziani si manifesta spesso in formazioni nuvolose di
tipo ciclonico, così come hanno mostrato alcune immagini rinviate dalle sonde.

La
rarefazione atmosferica favorisce nei venti lo sviluppo di velocità
dell’ordine dei 200 km/h e oltre, tali da dimostrarsi capaci di sollevare
grandiose tempeste di finissima sabbia in grado di offuscare
talvolta l’intero pianeta, e che
si rendono sovente visibili anche nel corso di osservazioni dalla
Terra. Sebbene attualmente il vento costituisca il
principale agente erosivo del suolo marziano, bisogna capire fino
a che punto tale erosione possa provocare effetti di rilievo a medio
e lungo termine. Dal momento che la rarefazione è dell’ordine di
100 volte quella terrestre il vento marziano non potrà mai avere la
forza per provocare effetti  rilevanti. 

Eppure
la superficie di Marte mostra segni di erosione assai marcati, come
se vi fosse davvero stata un’atmosfera molto densa. Costituisce
questa un’apparente contraddizione? La probabile soluzione è che
Marte abbia posseduto fino a non molte migliaia di anni fa una densa
atmosfera a pressione simile a quella terrestre. Varie immagini
riprese da Spirit e Opportunity mostrano terreni con segni ancora
"freschi", come se avessero non milioni di anni, ma poche
migliaia di anni.

l’evoluzione
ambientale del pianeta

Molteplici
e svariati sono gli aspetti nella morfologia del pianeta che suggeriscono, per il passato, un ambiente profondamente
diverso da quello del giorno d’oggi, fra cui fenomeni erosivi,
alluvionali, depositi stratiformi, escavazioni di natura fluviale,
ecc. È infatti presumibile che un
"effetto serra" abbastanza marcato, generato da CO₂
e vapore acqueo, liberati coi prodotti di degassificazione
interna, abbia caratterizzato il clima primitivo del pianeta,
garantendo una temperatura abbastanza elevata da consentire lo
stabilirsi di una circolazione acquea completa con condensazioni,
piogge, raccolta in bacini fluviali e marini, evaporazione. 

Tali
condizioni, molto simili a quelle terrestri, permasero, secondo i
planetologi, fino a 3,8 miliardi d’anni fa, quando quell’epoca
geologica detta era Noachiana ebbe termine con il progressivo
esaurirsi della coltre protettiva di CO₂ che, in parte
venne mineralizzato dalle acque e in parte (insieme all’acqua)
rimase dissociato per l’ossidazione del suolo e per l’irradiazione
solare. Con tutta onestà questa è una
ipotesi molto interessante, ma ancora da dimostrare con assoluta
certezza. 

Il processo di
rarefazione dell’atmosfera procedette inarrestabile provocando,
insieme all’estendersi di escursioni termiche diurne e
stagionali e all’abbassamento generale della temperatura, l’inasprimento
del clima marziano, e l’intrappolamento, congelati nel suolo, dei residui
d’acqua e di altri fluidi. All’era Noachiana i planetologi fanno
risalire l’attività tettonica di Marte consistita sostanzialmente
nella suddivisione della crosta in due grandi "placche",
che grandi processi di subduzione avrebbero in seguito dislocato di
quota per ben 3000 m, differenziando gli odierni altopiani
meridionali dai bassopiani settentrionali. La sutura dei due
emisferi avrebbe dato origine all’imponente sistema di faglie e
fratture di cui s’è detto, come la Valle Marineris.

Può
darsi invece che Marte abbia avuto condizioni climatiche stabili e
un’attività tettonica di lunghissima durata. Forse fu una
devastante catastrofe planetaria a provocare la dispersione
dell’atmosfera, della maggior parte delle acque e del repentino
raffreddamento del pianeta. Eventi simili a un tremendo impatto con
oggetti di grande massa o, meglio ancora, una fortissima
perturbazione gravitazionale prodotta da un corpo di enorme massa,
potrebbero aver influito in modo disastroso sul pianeta.