Marte fotografato a Campo dei Fiori il 10 Giugno e il 4 Agosto

Le grandi opposizioni

Il 6 Settembre 1956 un gruppo di appassionati varesini si riuniva per iniziativa di Salvatore Furia per osservare al telescopio il pianeta Marte che era in procinto di arrivare al punto di minima distanza dalla terra. Nasceva cosi la società astronomica G.V. Schiaparelli. Nel 1964 il sogno di quei pionieri si concretizzava con la costruzione dell'Osservatorio Astronomico che oggi tutti i varesini conoscono sulla cima del monte Campo dei Fiori ove il cielo è più scuro e pulito, al di sopra delle nebbie invernali e a distanza dalle luci cittadine. Nel mese di Agosto di quest'anno si riproporrà l'evento di allora, con il pianeta rosso ancora, ma di poco, più vicino alla terra, solo 55.7 milioni di Km, quasi un milione meno che nel 1956. Quello del 28 Agosto 2003 è infatti un avvicinamento eccezionale poiché Marte non era mai stato cosi vicino alla terra da 60'000 anni. Gli avvicinamenti tra la terra e Marte avvengono quando Marte si trova esattamente nella direzione opposta al sole, da cui il nome di "opposizioni". Tale configurazione si verifica ogni 26 mesi circa ma siccome l'orbita marziana è abbastanza ellittica, alcune opposizioni (quelle che avvengono a fine agosto - inizio settembre) sono molto più ravvicinate delle altre e vengono chiamate "grandi opposizioni". La distanza tra Marte e la terra all'opposizione puo' variare da 56 milioni di Km nei casi più favorevoli fino a 100 milioni di Km nei casi sfavorevoli. Conseguentemente anche il diametro apparente del pianeta Marte varia considerabilmente, essendo 1/72 di quello della luna nei casi favorevoli e 1/130 di quello della luna (quasi la metà) nelle opposizioni più sfavorevoli. Si capisce dunque perchè le grandi opposizioni, che si susseguono con intervalli di 15/17 anni, (l'ultima è stata nel 1989) siano sempre state occasioni privilegiate per l'osservazione del pianeta rosso. Fu ad esempio durante l'opposizione del Settembre del 1857 che l'astronomo G.V. Schiaparelli (a cui tra l'altro è dedicato l'osservatorio varesino) disegno' per la prima volta i canali che tanto fecero fantasticare i posteri sull'esistenza di vita marziana.

Le osservazioni da terra

La storia dell'esplorazione di Marte è legata alle osservazioni di molti astronomi italiani a partire da Giandomenico Cassini, astronomo reale alla corte del Re Sole che con i rudimentali telescopi del 1600 riusci a determinarne il periodo di rotazione dai pochi dettagli visibili e la distanza, confrontando la posizione del pianeta tra le stelle se osservato da Parigi e dalla Guyana durante l'opposizione del 1672. Fino all'opposizione del 1877 non si registrarono altri progressi significativi e fu un altro italiano, Giovanni Virginio Schiaparelli a tracciare in maniera precisa dall'osservatorio di Brera la prima mappa del pianeta, base di quella successivamente accettata dalla comunità astronomica mondiale prendendo i nomi dalla sua elegante cultura classica. Cosi i dettagli principali del pianeta rosso portano i nomi della geografia dell'antico Mediterraneo. Troviamo l'antica pianura del Po (Eridania), l'antico nome della nostra penisola (Ausonia), il mare Thyrrenum e l'Hadriaticum, la grecia (Hellas), il golfo della Sirte (Syrtis Mayor), la Lybia e la Spagna (Hesperia), i laghi del Nilo (Niliacus Lacus), solo per citarne alcuni.

I canali di Marte in un disegno di Schiaparelli

Nelle opposizioni successive lo sforzo visivo di Schiaparelli lo porta ad arricchire di molti dettagli lunghi e sottili le sue mappe, dettagli confermati da altri osservatori, all'osservatorio di Nizza e persino con il grande rifrattore da 91 cm di Lick, il più grande di allora. Ma i "canali", come vengono battezzati, sono al limite delle possibilità di visione per i telescopi e gli astronomi dell'epoca e nessuno puo' davvero dimostrare o negare con certezza la loro esistenza. Nell'opposizione del 1894 comincia le sue osservazioni di Marte Percival Lowell, facoltoso astronomo americano che dispone di un osservatorio privato dotato di un ragguardevole telescopio da 60 cm con il quale conferma l'osservazione dei canali e propone suggestive ipotesi sulla loro natura. gli par di vedere che i canali appaiono gonfiarsi con ritmi stagionali partendo dalla calotta polare, come se trasportassero acqua, e identifica nelle intersezioni le oasi di vegetazione nel deserto del pianeta rosso entro cui i marziani avrebbero edificato le loro città. Queste tesi vengono sostenute con prosa brillante in molti libri divulgativi che guadagnano il favore del pubblico americano e possiamo senz'altro dire che furono i primi libri di fantascienza, spingendosi fino ad immaginare un'organizzazione socialista dei marziani che si sarebbero organizzati per costruire i canali al fine di distribuire equamente sul pianeta la poca acqua disponibile. Conclusioni troppo frettolose, oggi lo sappiamo, che vennero a poco a poco smentite dagli astronomi agli inizi del '900 che in quelle poche notti con l'atmosfera eccezionalmente tranquilla che permettevano di sfruttare appieno il potere dei più grandi telescopi, dissolsero i canali di Schiaparelli in una miriade di minutissimi dettagli relegando le opere idrauliche dei marziani a illusioni ottiche. Come ebbe a dire Antoniadi a seguito di una serata eccezionale passata al telescopio da 83 cm dell'osservatorio di Parigi nel 1909, Schiaparelli aveva disegnato lo "scheletro" di Marte. Il resto lo avrebbero fatto le sonde, che dal 1965 si accostarono al pianeta, distruggendo per sempre l'illusione di una civiltà marziana che ancora Wells fantasticava nella "Guerra dei mondi" in cui guerrieri marziani invadevano il nostro pianeta.

Come e dove osservare Marte quest'estate. Le serate dell'Osservatorio

Marte puo' essere facilmente individuato a causa della sua elevata luminosità, non troppo alto verso Sud dopo la mezzanotte, tra le deboli stelle della costellazione dell'acquario ove brillerà di vivida luce arancione. Sarà l'oggetto più luminoso del cielo notturno. Il 15 Agosto sorge alle 21:20 per culminare alle 2:30 del mattino mentre a inizio settembre sorge già verso le 20 e culmina alla una di notte.

L'aspetto del cielo alle h 3 di mattina verso SE.

Ad occhio nudo oppure con un binocolo apparirà ancora puntiforme come una stella mentre già un piccolo telescopio a 100 ingrandimenti potrà rivelare le caratteristiche che lo rendono cosi simile alla terra: Bianche calotte polari e macchie rosse e verdastre che mutano con le stagioni. Non il segno dei cicli della vegetazione come ipotizzato dagli astronomi del passato, solo tenui tempeste di sabbia.
Le serate migliori saranno quelle limpide (a causa della scarsa altezza sull'orizzonte) ma soprattutto tranquille (con calma di vento, anticicloniche), per evitare la tremolazione dell'immagine dovuta alla turbolenza dell'atmosfera terrestre.
L'Osservatorio Astronomico di Campo dei Fiori, nella sua tradizione di divulgazione, organizzerà 2 serate di osservazione pubblica al telescopio dedicate al pianeta rosso nelle notti del 27 Agosto e 6 Settembre precedute da una conferenza introduttiva. E' necessaria la prenotazione al numero 0332-235491.

Le sonde spaziali

Tracciare la storia delle esplorazioni spaziali del pianeta Marte è ormai lungo e laborioso per le numerose sonde che hanno raggiunto il pianeta in quarant'anni. Ripercorreremo soltanto le tappe principali di questa esplorazione mettendo in evidenza i principali contributi di ogni missione. Il dettaglio delle nostre conoscenze di questo pianeta è ormai tale che lo si puo' considerare un soggetto di studio per geologi e meteorologi piuttosto che per astronomi.
Dopo numerosi insuccessi fin dal 1960, il Mariner 4 (USA) riesce nel sorvolo di Marte nel Luglio del 1965 e invia a terra 22 fotografie di suolo arido e fortemente craterizzato che cancellano d'un tratto le fantasiose ipotesi sui marziani. Viene misurata anche l'atmosfera che risulta composta da anidride carbonica con pressione al suolo tra 5-10 hPa (1013 sulla terra) lasciando pero' alle successive missioni la soluzione di innumerevoli misteri sulla storia geologica, sull'esistenza dell'acqua e di qualche forma primitiva di vita magari in un lontano passato.

In piena guerra fredda, la competizione è forte anche per la "conquista" di Marte e cosi il primo atterraggio su Marte riesce per primo nel 1971 alla sonda russa MARS 3 che invia immagini video per 20 secondi! Nello stesso anno entra in orbita attorno al pianeta il Mariner 9 che compie le prime osservazioni dettagliate della superficie e dei due satelliti.

Nel 1976 Marte viene raggiunto dalle sonde Viking 1 e 2, ciascuna dotata di una sonda orbitante e di un rover che si sarebbe posato al suolo. Gli orbiter effettuarono una completa mappatura del pianeta, con risoluzione di 300 metri, inviando a terra qualcosa come 52'000 fotografie mentre i lander atterrarono sulla Cryse Planitia e sulla Utopia Planitia con sofisticatio strumenti di analisi, anche al fine di evidenziare eventuali tracce organiche. Sui risultati di queste sonde si è aperto un dibattito che dura ancora.
Ai successi dei Viking segue un lungo periodo senza che nuove sonde raggiungano il pianeta rosso. Le missioni sovietiche del 1988 Phobos1 e 2 si perdono nello spazio e cosi pure l'americana Mars Observer del 1992.

Una nuova stagione dell'esplorazione di Marte di apre il 4 luglio 1997 quando si posa sul suolo marziano la sonda "Path Finder" nei pressi di Ares Vallis (fascia equatoriale dell''emisfero Nord) attrezzata per osservazioni meteorologiche e per preparare il terreno alla successiva missione Mars Global Surveyor. Misura temperature al suolo tra -70 e -12 gradi (estate!) e sbalzi di pressione fino al 4% in un giorno (10 volte più che sulla terra) che sono in grado di sollevare forti venti. Il piccolo rover analizza una decina di rocce, trovandone una dissimile dalle altre, forse trasportata dal flusso dell'acqua.

Nel 1996 viene lanciata la Mars Global Surveyor che ha mappato dettagliatamente il pianeta dal marzo '99 al 31 gennaio 2001, e successivamente avrebbe dovuto funzionare come ripetitore radio per le successive missioni al suolo. Purtroppo invece nel 1999 entrambe le missioni Polar Lander e Climate orbiter vengono perse e le analisi al suolo devono essere rimandate a future missioni.

La ricerca dell'acqua nascosta di Marte è l'obiettivo dell'ultima sonda ad avere raggiunto il pianeta rosso, la Mars Odissey che dal 2001 è entrata in orbita marziana equipaggiata con strumenti per la misura dell'idrogeno (e quindi dell'acqua) fino a qualche metro di profondità. Sta inoltre producendo una mappa geologica della superficie marziana e misure della radiazione cosmica che potrebbe essere potenzialmente dannosa per i futuri astronauti.

visione pittorica della sonda europea Beagle sul suolo marziano

Sfruttando l'avvicinamento tra Marte e la Terra dell'agosto 2003, tre nuove missioni sono in viaggio verso Marte. Una sonda americana, il Mars Exploration Rovers (USA), il cui arrivo è previsto per il Gennaio 2004, dotata di due potenti veicoli mobili equipaggiati con un vero laboratorio geologico e capaci di percorrere fino a 40 metri al giorno. L'ente spaziale europeo ha invece dedicato la missione "Mars Express" allo studio dell'acqua nascosta anche centinaia di metri nel sottosuolo per mezzo di un modulo orbitante mentre il "Beagle" (dal nome del vascello di Darwin) atterrerà sul pianeta e cercherà qualche traccia di vita presente o passata anche trapanando il suolo fino a 1 metro di profondità per analizzare rocce intatte e non corrotte dall'azione dell'atmosfra marziana. La vita passata verrà ricercata misurando nelle rocce il rapporto tra gli isotopi dell'atomo di carbonio e analizzando la cristallizzazione delle rocce carbonatiche eventualmente presenti mentre quella recente cercando tracce sia pur minime di metano, composto prodotto dai batteri. La Mars Express dispone inoltre di un microscopio per inviarci direttamente microimmagini dei campioni raccolti. Infine il Giappone ha inviato la sonda Nozomi che pero' purtroppo sembra già in avaria e probabilmente non raggiungerà mai il suo obiettivo.

I segni del passato di Marte:

La grande quantità di dati raccolti dalle sonde ci permette di ricostruire un'immagine dettagliata del pianeta Marte anche se ad oltre cento anni dalle osservazioni di Schiaparelli, la natura dei suoi canali (questa volta davvero osservati dalle sonde) resta controversa.
Già con i telescopi terrestri è possibile osservare i movimenti dell'atmosfera marziana che, come abbiamo detto, è molto tenue e composta da anidride carbonica per il 95%. L'anidride carbonica, con i suoi passaggi di stato, determina il movimento dei venti. Quando una calotta polare entra nell'inverno marziano, l'anidride carbonica atmosferica si deposita in strati di ghiaccio secco facendo diminuire la pressione atmosferica. La bassa pressione polare richiama cosi forti venti dall'equatore che trasportano le tempeste di sabbia stagionali visibili anche da terra. La piccolissima percentuale di acqua comunque presente genera tenue nubi, simili ai cirri terrestri che si addensano soprattutto attorno ai grandi vulcani spenti quali il Nix Olimpica che già Schiaparelli poteva osservare come macchie biancastre da cui il nome "Nevi dell'Olimpo".

Altimetria marziana dai dati della Mars Global Surveyor (NASA). Il blu segna le depressioni. Si noti come tutto l'emisfero settentrionale risulti più basso di quello settentrionale e l'evidente depressione del grande cratere da impatto di Hellas (in basso a destra)

Di gran lunga più interessante è la geologia marziana che ci racconta di un passato molto movimentato e diverso dal freddo e polveroso deserto di oggi.
Durante il progressivo raffreddamento seguito alla formazione del pianeta, la crosta superficiale solidificandosi si è dilatata formando altipiani (Tharsis) lungo l'equatore intervallati da grandi vulcani (Nix Olimpica) e regioni montagnose assai corrugate (Vallis Marineris, ad esempio), pressappoco come è successo all'alba della storia geologica terrestre. In queste epoche antiche (fino a 1 miliardo di anni fa) la lava fuoriuscita dai vulcani ha riempito grandi bacini creati dall'impatto di meteoriti quali Argyre ed Hellas che assomigliano ai "mari" lunari.
In quest'epoca, proprio come avvenne sulla terra, i vulcani immisero grandi quantità di gas serra (come l'anidride carbonica e il vapor d'acqua) nell'atmosfera marziana rendendola più densa e scaldando il pianeta cosicchè era possibile avere acqua liquida in superficie, forse addirittura degli oceani che riempirono i bacini dell'emisfero settentrionale che difatti appaiono assai meno craterizzati della parte meridionale di Marte, avvalorando l'ipotesi della presenza dell'acqua che li avrebbe cancellati grazie alla sua azione erosiva.

Immagine di reticolato fluviale dendritico fossile, simile a quello dei fiumi estinti del Sahara (da Mars global surveyor - NASA)

Grazie alle dettagliatissime fotografie della Global Surveyor, è stato possibile identificare numerose zone del pianeta ove esistono reticolati fluviali fossili o canali torrentizi sui bordi rialzati dei crateri che avvalorano l'ipotesi affascinante che su Marte siano esistite delle piogge e quindi l'intero ciclo dell'acqua con fiumi, laghi, oceani.
L'attività vulcanica di Marte pero' cesso' molto prima di quella terrestre, poiché un pianeta più piccolo si raffredda più in fretta, anche nel suo interno, e la temperatura superficiale scese progressivamente. L'acqua probabilmente in parte sfuggi dall'atmosfera e in gran parte congelo' nelle calotte polari (come dimostrato dalle immagini termiche della sonda Mars Odissey) e sotto la superficie sotto forma di permafrost, un po' come avviene anche sulla terra in Siberia o in Alaska.
Singoli episodi caldi si ripeterono ancora di tanto in tanto, sia per l'eruzione isolata di qualche vulcano, sia per sbalzi dell'asse di rotazione Marziano che puo' oscillare molto più di quello terrestre per l'assenza di una luna e per la vicinanza del gigante perturbatore Giove.
Cosi l'acqua gelata del sottosuolo potè liquefarsi e uscire improvvisamente riempiendo canali di deflusso enormi, grandi centinaia di volte il Rio delle Amazzoni per poi evaporare o scomparire nuovamente nel sottosuolo.

La vita su Marte

Sembra ormai certo che su Marte vi fu un tempo ricco di acqua in superficie e ancora oggi molta acqua risiede nel sottosuolo. Vi furono anche le condizioni per lo sviluppo della vita? E' possibile ancora trovarne delle tracce?
I primi esperimenti volti a cercare molecole organiche a bordo delle sonde Viking diedero esito negativo, ma d'altra parte c'è poco da aspettarsi dalle rocce superficiali inondate da raggi ultravioletti sterilizzanti (su Marte non esiste la protezione dell'Ozono, tanto preziosa per la terra).

Immagine al microscopio elettronico di ipotetici batteri fossili ritrovati dentro un meteorite di provenienza marziana (NASA)

La questione resta dunque più che mai aperta.
Ipotesi affascinanti sono state proposte dalla NASA nel 1996 in seguito all'analisi di un meteorite (chiamato ALH84001) trovato in Antartide e proveniente da Marte, scagliato nello spazio in seguito all'impatto con un asteroide, vecchio di oltre 4 miliardi di anni.
All'interno sono stati trovati idrocarburi policiclici aromatici, i mattoni delle molecole biologiche ed inoltre globuli di carbonati stratificati associati a magnetite e solfuri di ferro, simili a quelli prodotti da colonie batteriche terrestri. Il microscopio elettronico ha inoltre mostrato strutture allungate di dimensioni di soli 0,2 millesimi di millimetro, forse tracce fossili di batteri primordiali, tuttavia molto più piccoli della maggior parte dei batteri che oggi conosciamo (decine di millesimi di mm). Ipotesi, indizi, per ora nulla di più.
Pero', alla luce di queste osservazioni, ci aspettiamo molto dalle nuove sonde che raggiungeranno Marte quest'inverno. In particolare il "Beagle" europeo (vedi capitolo sulle sonde) è interamente dedicato alla ricerca di tracce di vita fossile. Forse aggiungeremo altri indizi, difficilmente certezze. Marte e la Terra cosi simili nella loro infanzia sono ora mondi incommensurabilmente distanti e la vita su Marte potrebbe essere stato solo un timido germoglio avvizzito da una gelata precoce.

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Last Updated on 20/8/2003

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