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RELAZIONE SUL PIANETA MARTE: valutazione sulla morfologia e geologia marziana.

del dott. Gino Galluccio

Principali formazioni Marziane

Nei giorni 14 e 15 agosto 1965 la sonda Mariner 4, dopo un viaggio di 7 anni e mezzo passando ad una distanza minima di 9846 chilometri, incominciava a fotografare Marte inviando sulla terra 21 immagini coprendo appena l’1% della superficie del pianeta. Tali foto però sconvolgono le opinioni di quanti, scienziati e non, avevano creduto nel completo successo della missione che avrebbe dovuto dimostrare l’esistenza di qualche “forma di vita” a cui la cultura popolare ci aveva abituato con la diffusione di racconti e romanzi (1951 ultimatum alla terra, 1953 la guerra dei mondi). La sonda invece non aveva individuato alcun indizio. Anzi tutto ciò che si era fin allora creduto rendere Marte simile alla Terra svaniva alla vista delle immagini in quanto appariva completamente diverso dalla Terra e dalla Luna e per giunta non si mostrava come posto adatto ad ospitare forme di vita. La superficie ricca di crateri indicava la probabile mancanza di una tettonica a placche e secondo i rilevamenti il pianeta era privo di campo magnetico e, come conseguenza, viene bombardato da radiazioni ultraviolette. La pressione di 4-7 millibar indica che l’acqua non può esistere allo stato liquido.

Immagini dal Mariner IV

Le uniche somiglianze, se tali si possono definire, che lo renderebbero simile alla Terra consistono solo nella distanza dal Sole di 220 milioni di Km contro 150 della Terra,nelle durata del giorno di 24 ore e 37 minuti, nel periodo di rivoluzione di 687 giorni terrestri e nell’inclinazione dell’asse di rotazione sul piano dell’orbita che consente l’esistenza delle stagioni analoghe a quelle terrestri e delle due calotte le cui dimensioni variano con l’alternarsi delle stesse stagioni.
Prima del Mariner 4 le prime conoscenze su Marte risalgono al 1877 quando, essendo minima la distanza tra il pianeta e la Terra, tutti i telescopi vengono puntati verso la sua superficie; tra i maggiori protagonisti del tempo primeggiò l’astronomo italiano Giovanni Virginio Schiaparelli (1835-1910) che vedendo una serie di linee scure della lunghezza di migliaia di chilometri e larghe 100-200 Km che solcavano la superficie del pianeta le battezzò “canali” riprendendo una terminologia già usata in precedenza da Padre Angelo Secchi (1818-1878): L’esistenza di tali “canali” però seppure confermati dall’americano Lowell non furono non solo mai visti da altri ma neppure mai fotografati e/o individuati dalle sonde esplorative che si sono succedute negli anni; in parole povere i famosi “canali” sono stati visti solo da Schiaparelli e Lowell che se anche non si nutrono dubbi sulle loro serietà professionale sicuramente furono “vittime” della limitazione degli strumenti ancora poco perfetti del tempo e forse della loro stessa predisposizione mentale che come lo Schiaparelli essendo ingegnere di formazione era stato colpito dall’apertura del canale di Suez nel 1869 che negativamente influì sulle sue osservazioni.

I canali di Schiapparelli

L’affermazione sulla “mancanza di segni di vita sul pianeta” tra l’altro fu confermata,dopo il 1965, dall’invio di altre sonde. In particolare nel 1971 dal Mariner 9 che riusciva a fotografare tutta la superficie di Marte scattando 7329 foto e confermando con la loro interpretazione la presenza di enormi vulcani di 25 Km di altezza e di 600 Km di larghezza, enormi bacini d’impatto, zone fortemente craterizzate, letti di antichi fiumi, giganteschi canyons e tempeste di polvere che giustificavano le variazioni superficiali originariamente attribuite a presenza di vegetazione.
Il progetto più ambizioso fu rappresentato dalla missione Viking: due sonde gemelle Viking 1 e 2 che, composte entrambe da una parte destinata a rimanere in orbita attorno al pianeta e da una parte predisposta a posarsi sulla sua superficie, partirono alla volta di Marte il 20 agosto ed il 9 settembre 1975 giungendovi il 19 luglio 1976. Dall’analisi delle foto scattate si confermò l’ esistenza di una superficie desertica costituita di sabbia rossastra costellata di pietre di tutte le dimensioni. I parametri fisici determinarono su esso una temperatura minima di –83°C e massima di –33°C mentre quella segnalata dall’orbiter risultò essere di 22°C. La pressione risultò invece minima in estate (670-740 Pa) e massima durante l’inverno(800-1000 Pa) mentre l’atmosfera risultò essere per il 95% composta da biossido di carbonio.
La novità assoluta però della missione furono le analisi chimiche che il lander riuscì ad eseguire essendo dotato di braccio meccanico in grado di prelevare i campioni dal suolo marziano e di analizzarli in un piccolo laboratorio collocato all’interno della navicella.

immagini dal Viking

Lo studio su Marte prese invece una direzione del tutto inaspettata quando nel 1984 Roberta Score, membro della United States Antartic Search for Meteorites , rinvenne una pietra che affiorava dalla neve presso la località delle Allan Hills in Antartide; poiché una pietra in mezzo alla neve in Antartico non può arrivare che dal cielo fu prelevata e portata a far compagnia agli altri campioni trovate durante la spedizione.

Meteorite marziano

A parte il suo colore verde il campione battezzato ALH84001 fu subito male interpretato e solo nel 1993 svelata la sua vera natura. Sottoposto ad una serie di accuratissime indagini, in base ad decadimento radioattivo di rubidio e samario, in esso presenti, la roccia si appurò che si era solidificata 4,5 miliardi di anni fa; essa presentava alcune fratture, in parte rifuse, provocate da eventi traumatici.Anche in questo caso con il metodo del decadimento radioattivo del potassio in argo si è scoperto che l’avvenimento si era verificato circa 4 miliardi di anni fa.Tenuto conto che nello spazio cosmico esso ha subito continui bombardamenti che hanno prodotto isotopi di C 14 il suo vagabondare è durato 16 milioni di anni per cadere sul nostro pianeta circa 13 mila anni, come si deduce, valutando la decadenza dell’isotopo Carbonio 14 in esso presente.
Preso il campione in consegna da altri ricercatori della NASA in fondo alle fratture, successivamente, furono scoperti piccoli globuli di carbonato di calcio simili a calcare e poiché l’età di determinazione dei globuli si aggirava tra 3,6 –1,4 miliardi di anni la loro collocazione doveva essere avvenuta prima che giungesse sulla Terra.Lo studio quindi, di questi elementi, avrebbe indicato le condizioni di Marte in passato. Analisi accurate successive mostrarono globuli stratificati di lunghezza variabili da 25 nanometri ad un decimo di millimetro ricoperti di materiale ricco di ferro comprendente solfuro di ferro e magnetite.La presenza contemporanea di questi elementi fu ammessa solo con la presenza di batteri e tenuto conto che la loro concentrazione aumentava dall’esterno verso l’interno del campione non poteva che essersi verificata durante la sua permanenza su Marte.La scoperta più sensazionale si concretizzò nel 1996 quando gli scienziati attraverso un microscopio a scansione videro, attaccati ai globuli di carbonato, migliaia di corpuscoli simili a microscopici salsicciotti. Secondo i ricercatori che condussero le analisi questi corpuscoli sono antichi batteri marziani fossilizzati.
La notizia così come il risultato delle analisi fanno il giro del mondo con la stessa velocità con cui incominciano a manifestarsi le prime critiche; in particolare la formazione del carbonato di calcio che si deposita a temperature molto alte non risulta compatibile con quelle stimate su Marte.Per l’esistenza dei batteri non si può del tutto escludere la contaminazione terrestre e, in quanto alle dimensioni, risultano troppo piccoli per qualsiasi essere vivente.
Nel Marzo del 2004 la sonda Mars Express ha rilevato in tre regioni marziane(Memnonia, Arabia terra ed Elysium Planum) la presenza di metano insieme a vapore acqueo e ghiaccio.Poiché questo gas può persistere solo per poche centinaia di anni (circa 400) in atmosfera, perché viene distrutto dai raggi ultravioletti, la sua esistenza può essere spiegata solamente attraverso un processo vulcanico in attività, di cui purtroppo non si è invidiata l’esistenza, o con la presenza di certe forme di vita quali ad esempio microbi metanogeni. Nel dicembre 2006 Mars Global Surveyor ha fornito l’esistenza di tracce erosionali in fenditure del terreno e mostrato letti di antichi fiumi con isole ubicate al loro interno:inconfutabili prove, a giudizio di molti, che un tempo l’acqua vi scorreva formando caratteristiche formazioni. Con il diminuire del campo magnetico il vento solare ha spazzato via la primitiva atmosfera facendo diminuire drasticamente la pressione e quindi favorendo l’eliminazione quasi completa dell’acqua dalla superficie per evaporazione nello spazio. Con la medesima missione,individuata già nel 2004, fu confermata l’esistenza di “ematite” sulla superficie marziana in forma di granuli di varie dimensioni e consistenza simile alle “ooliti terrestri”:indice della presenza dell’acqua seppure in periodi geologicamente remoti secondo alcuni. La genesi dell’ematite è riferibile o a cicli sedimentari o a fenomeni idrotermali e/o pneumatolitici. Di colore principalmente rosso essa tende al giallo in presenza di un clima umido. Gli elementi riscontrati sul pianeta Marte la mostrano sempre di colore rosso.

Memnonia, Arabia terra ed Elysium Planum ed ematite

Durante la missione della sonda Spirit tra il 6 e 9 novembre 2007 in una estesa superficie desertica di pietre affioranti di varie forme e dimensioni sia in strati sedimentari che in modo caotico fu fotografato un oggetto in posizione seduta rassomigliante alla “sirenetta di Copenaghen”. La notizia fece il giro del mondo e si disse che finalmente era stato fotografato un “essere umano” che avrebbe asserito con assoluta certezza la comparsa “della vita” su Marte. L’euforia durò poco in quanto la figura ripresa con continuità rimase ferma per più di un minuto e mezzo e nella stessa posizione di tre giorni prima. La figura risultava essere alta non più di 6 cm e si trovava a 5 metri dal robot Spirit; più tardi si asserì che la “forma umana” individuata era oggetto di una particolare combinazioni di elementi fisici e topografici quali l’inclinazione dell’asse ottico, l’illuminazione particolare e la posizione di ripresa della stessa immagine;tant’è vero che la stessa,seppure artificiosamente, fu scomposta con eccessiva facilità in tre componenti che risultarono essere tre elementi autonomamente giustificati: un affioramento orizzontale di uno strato sedimentario costituente il “corpo della figura” e due pietre affioranti dalla sabbia del deserto e che costituivano rispettivamente “la testa” e le “gambe”:tali elementi per la particolare angolazione,seppure casuale, di ripresa apparivano “contigui” e non mostravano soluzioni di continuità.

La sirenetta di Marte

Tali giochi d’immagine del resto non risultavano “nuovi” su marte. Basti ricordare in proposito le “famose facce” individuate nella pianura di Cydonia così come i “visi alieni” venuti fuori dalle rocce spolverate dalla navicella Spirit per consentire agli spettrografi di bordo l’esame del componenti minerali del suolo ed il profilo emergente dalla sabbia di “un sacerdote egizio” solo per citare i più famosi.Tutti si sono rivelati effetto di immagini particolari che perdevano i”lineamenti umani” all’avvicinarsi della strumentazione fotografica. Tanto è vero che le “famose facce” risultarono frammenti di roccia variamente erose e quella più grande addirittura un rilievo vulcanico mentre “gli alieni” rocce con incastonati “pietre dure”.

Illusioni ottiche sul suolo marziano

Infine c’è da dire che nel giugno del 2008 la missione Phoenix ha testimoniato la presenza di acqua allo stato solido sul pianeta rosso. Phoenix ha lavorato su terreni vecchi al massimo di 1 milione di anni sperando di trovare tracce sul clima passato di Marte. E’ già in programma nel 2016 l’Astrobiology Field Laboratory che volerà verso Marte per confermare quello che già sappiamo o per rispondere a domanda che ancora non hanno avuto risposta.
Le uniche cose certe che possiamo dedurre su Marte sono le valutazioni derivanti dall’esame delle foto che mostrano sia la morfologia che la geologia del pianeta e dalle quali, seppure è possibile affermare con molta certezza l’esistenza dell’acqua allo stato solido, non necessariamente deriva quella della “vita” per mancanza di prove certe.
In particolare le valutazioni di carattere geomorfologico risalgono al 2006 quando cinque missioni ebbero il compito di cartografare la superficie e di analizzare la composizione mineralogica del suolo: si tratta di due rover al suolo e di tre orbiter.
Il radar MARSIS realizzato da Alenia spazio e montato sulla sonda Mars Express è stato in grado di individuare l’esistenza dell’acqua sotto la superficie del pianeta sfruttando l’emissione di onde radio riflesse che riescono a penetrare sino alla profondità di 5000 metri. Grazie infatti a tale procedura investigativa è stato scoperto ed individuato l’esistenza del permafrost: suolo ghiacciato che si estende da alcuni metri sotto la superficie del pianeta sino a notevole profondità.
In generale bisogna dire che Marte ha le storie più ricche ed interessanti di tutto il sistema solare.Esso ha ospitato una grande varietà di ambienti determinati da un’incredibile diversità di processi e condizioni; si va da paesaggi aridi ad altri totalmente umidi ed infine a quelli ricoperti di neve e di ghiaccio.
I due rover Spirit ed Opportunity hanno studiato due ambienti completamente diversi distanti migliaia di chilometri:uno simile ad un arido deserto terrestre e l’altro ad una pianura interrotta da una moltitudine di laghi. Il sito esplorato da Spirit,il cratere Gusev, appare deludente per la mancanza di acqua mentre il suolo presenta ricchezza di olivina, pirosseno, feldspato e tracce di sali di zolfo.Gli elementi indicano un suolo vulcanico di tipo basaltico con assoluta mancanza di acqua la cui presenza avrebbe sicuramente alterato gli elementi chimici individuati che si sarebbe trasformati in serpentino ,clorite, smentite, etc. La presenza di sali di zolfo, anche se per alcuni potrebbero derivare da percolazioni di acqua attraverso le rocce, a giudizio dello scrivente derivano per semplici depositi lungo le pareti dei vulcani durante le eruzioni simile a quanto succede sull’Etna. I vulcani hanno dimensioni gigantesche e sono anche complessi. Il vulcano Syrtis Major, che si trova vicino all’equatore marziano ha un diametro di 1100 chilometri e numerose caldere alla sua sommità. Il vulcano che ha attraversato molte fasi di sviluppo ha fianchi con picchi,coni e colate laviche vetrose. In generale bisogna dire che manca sia attività vulcanica, sia attività tettonica; la teoria delle zolle non trova riscontro su Marte in quanto non è stata trovata andesite che giustificherebbe un fenomeno di subduzione.
Risultano estremamente raro, a differenza che sulla Terra,il quarzo come i minerali delle rocce metamorfiche che si formano solo quando le sedimentarie vengono sottoposte ad alte temperature e pressioni. Non sono state individuate depositi di rocce carbonatiche indice sicuramente di un clima caldo ed umido in passato; di conseguenza gli eventuali laghi e/o oceani dovevano essere freddi e temporanei. Rare le argille la cui formazione è associata alla presenza di acqua in scorrimento superficiale.
Terra Meridiani è caratterizzato da un paesaggio completamente piatto come un fondo lacustre o piccolo mare circondato a sud ed a ovest da altri crateri che forse erano laghi isolati. Tale ipotesi è avvalorata dalla presenza in quest’area di ematite ed ossidi di ferro. Queste rocce sono deposte su strati sedimentari più antichi di tipo vulcanico che si sono deposte andando a colmare alcune depressioni, avvallamenti e canali che caratterizzavano il paesaggio precedente.La regione è molto simile a zone vulcaniche dell’America del Nord, delle Hawai o dell’Europa. Le rocce sono ricche di solfato che secondo alcuni è addebitabile ad evaporazione di acqua mentre per altri trattandosi, di depositi di sabbie e ceneri vulcaniche, era in esse contenuto al momento della deposizione; non dobbiamo dimenticare infatti che, per analogia a quanto avviene sulla terra le colate e le fumarole vulcaniche sono ricche di zolfo che per variazioni di temperatura tende a depositarsi, raffreddandosi su superficie fredde.
Da recenti studi gli studiosi sono concordi nel ritenere, riguardo la presenza di acqua, che essa in passato è stata presente in regioni isolate e per brevi periodi come si può dedurre anche dalle molte superfici che non presentano segni di erosione da acqua; tenuto conto poi che le sabbie basaltiche sono sovrapposte ai sedimenti lacustri testimonia che i luoghi sono aridi da 2-3 miliardi di anni; in ogni caso essa sarebbe sempre stata presente sempre allo stato solido o comunque se sciolta , subito tornava a gelare.

Varie formazioni marziane che hanno suggerito la presenza di acqua in passato

Nelle zone cosiddette di Valles Marineris si trovano tracce di ematite. Altre regioni presentano una ricca rete di canali o addirittura un reticolo fluviale ben sviluppato che si giustifica solamente con fuoruscita di acqua dal sottosuolo e successivamente scorrente sulle superfici seppure non si riscontra alcuna forma di deposito sedimentario generato dal trasporto fluviale. Esaminando attentamente lo sviluppo del reticolo o di alcuni rami si osserva la loro scomparsa in mezzo ad estese pianure quasi come se dovute a sprofondamento improvviso. Talvolta tali rami sono molto riscontrabili all’interno di alcuni vulcani. Sembra addirittura che la loro esistenza viene meno a causa di alcuni sprofondamenti catastrofici ed improvvisi. L’esistenza di alcune fratture lunghe parecchi centinaia di chilometri sembrano presenti sul pianeta come si può osservare dal alcune diapositive.
Altra novità interessante che si riscontra su Marte è la riserva di acqua allo stato solido che cambia posizione a secondo delle variazioni climatiche affiorando talvolta in alcune zone come ha rilevato THEMIS. La presenza di ghiaccio sotterraneo è invece stato scoperto da MARS ODYSSEY; nella fascia tra i poli e 60 gradi di latitudine l’acqua sembra costituire oltre il 50% del suolo.Il suolo si presenta fratturato molto probabilmente a causa dell’evaporazione del ghiaccio per riscaldamento ed i piccoli canali poco erosi e, probabilmente incisi da acqua sorgiva, poveri di sedimenti in quanto provenienti dal ghiaccio o dallo scioglimento dei depositi di neve.Tutto questo insieme ci porta a considerare che Marte così come la Terra sia caratterizzato da ciclo di glaciazioni. Ciò sicuramente è determinato come abbiamo detto in precedenza dall’inclinazione dell’asse che oscilla di ben 20° nell’arco di 125000 anni. Quando l’inclinazione è piccola si formano ghiacci ai poli mentre quando aumenta essi si riscaldano e si formano accumuli di neve nelle regioni equatoriali.Durante la fusione si formerebbero i canali incisi dall’acqua che crea tipici paesaggi.In questo momento le medie latitudini si stanno scaldando e quindi la copertura nevosa è quasi scomparsa per ricomparire secondo i calcoli nei prossimi 25000-50000 anni.

I poli

Questo fenomeno giustificherebbe la presenza delle famose spirali nelle calotte polari in quanto un nuovo modello della formazione delle valli suggerisce che il riscaldamento ed il raffreddamento sono stati sufficienti a formare le insolite configurazioni.Un modello operativo è stato costruito all’università dell’Arizona a Tucson da Jon Pelletier, assistente di geoscienze, che ha ricreato identiche spirali marziane che presentavano stessa spaziatura,giusta curvatura e rapporto tra loro. Lo studio si trova pubblicato su rivista “Geology” di aprile 2004.
Per quanto riguarda i canyon su Marte essi sono stati scavati non dall’acqua e/o ghiaccio ma dal vento; tale teoria è suffragata dal fatto che tali incisioni non si trovano in località che segnalano la presenza di ghiaccio, seppure sotto la superficie, ma a medie latitudini,nelle aree basse e dentro i vulcani, dove i venti tendono a rallentare e depositare il loro carico di polvere fine e di limo. Questo si accumulerebbe creando dune che,darebbero origine a pendii ripidi in modo analogo alle valanghe di neve sulla Terra. Tale studio è stato pubblicato da Allan Treiman del Lunar Planetari Institute di Houston sulla rivista “Journal of Geophysical Research.

Le spirali

Altra caratteristica, dunque, del paesaggio marziano sono le dune di sabbie alte il doppio di quelle terrestri che raggiungono valori di 6 metri e 90 di lunghezza. E’ sconosciuto il modo di formazione così come non si è potuto riscontrare con sufficiente precisione la dimensione dei granuli; si può giustificare invece l’altezza doppia rispetto quelle terrestri tenendo conto che la gravità sul pianeta è circa un terzo di quella terrestre.La stessa sabbia che sulla terra, possedendo un angolo di attrito interno di 30° non può raggiungere altezze superiori ad un certo valore, su Marte può benissimo elevarsi eguagliando l’angolo di scarpa nel suo valore massimo.
Da tutte le considerazioni finora esposte appare chiaro che la parola fine su Marte è ben lontana dall’essere scritta. Le esplorazioni continueranno e già nel 2016 L’Astrobiology Field laboratory volerà verso il pianeta rosso per rispondere a quelle domande senza risposta o confermare quelle che già l’ hanno avuta.Sicuramente il più importante degli interrogativi è la prova di esistenza di vita presente o passata indipendente o meno da quella terrestre; se si riesce sa dimostrare che forme viventi si sono originate e sviluppate in modo autonomo su i due pianeti diversi emergerebbe che la vita non è causale ma fa parte di un progetto più vasto e grandioso. In questo caso il nostro universo dovrebbe pullulare di esseri viventi teoria molto più affascinante di quella che vedrebbe il nostro Universo godere dell’unica forma di vita :quella terrestre.

NOTE

Ferro trovasi nelle meteoriti che vanno distinte a secondo della loro natura:
Pietre meteoriche costituite in prevalenza di silicati di magnesio e ferro (olivine,pirosseni) e da plagioclasi ricchi di calcio;
Ferri meteorici (sideriti) quando sono costituiti essenzialmente da leghe di Fe e Ni con tracce di Co. Se oltre alle leghe ferro-nichel le meteoriti contengono anche pirosseni, olivine ed altri silicati prendono il nome di mesosideriti.
Olivina sono miscele isomorfe degli ortosilicati di Mg(fosterite) e di ferro(fayalite); di colore verde sono incolori in sezione sottile: Non presentano sfaldature distinte ma forti fratture a maglie irregolari lungo le quali si inizia il processo di alterazione in serpentino mentre si segrega magnetite granulare. E’ un componente essenziale delle rocce eruttive femiche ed ultrafemiche sia di origine effusive che intrusive. Si associa ai pirosseni nelle pirosseniti oliviniche e si accompagna ai pirosseni e plagioclasi ricchi di calcio nei gabbri, diabasi e basalti olivinici. Dal profondo metamorfismo di queste rocce si formano masse olivinico-serpentinose che assieme alle precedenti o a masse anfibolico-cloritiche costituiscono le cosiddette “pietre verdi”.
Ematite e Magnetite sono piuttosto comuni in molte rocce eruttive e si depositano nella fase pneumatolitica (500° C)
Metano si forma sia nei giacimenti di carbone sia nei processi di decomposizione organica in acque stagnanti limacciose(cosiddetto gas di palude). Si può trovare in giacimenti alluvionali poco profondi dove torbiere e fanghiglie sapropelitiche sono sepolte nelle stratificazioni sedimentarie di bassa pianura. Si trova associato al petrolio tanto nella fase genetica quanto in quella distruttiva dei loro giacimenti che può essere conseguenza di fenomeni tettonici e/o metamorfici.
Meteoriti: Fase litoide O Si Al Ca Mg Na K
Fase metallica Fe Ni Co Ru Rh Os Ir Pt Au
Fase solforata S As Cu Zn Sn Pb
Glaciazioni:Gunz-Mindel-Riss-Wurm
Il relatore: Gino Galluccio

Relazione tenuta nei saloni della parrocchia S. Paolo di Gravina di Catania il 30 Marzo 2009