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Materiali necessari per questa attività forniti in attachement:
Di che cosa tratta questa attività? Astrogeologia. Riguarda la geografia/geologia dei pianeti e il modo in cui si leggono e si producono mappe (rappresentazioni cartografiche). Alle scuole elementari, il concetto di ‘geografia’ (che può far parte di un generico curriculo di ‘Scienze’) coinvolge concetti che interessano diverse branche delle Scienze della Terra e Atmosferiche, per esempio la geologia, la geomorfologia, la cartografia, la meteorologia e la climatologia. Questo è il concetto che noi seguiamo.
Di che cosa NON si interessa questa attività? Non è un esercizio di interpretazione delle immagini planetarie. Non è un’introduzione alle strutture del Sistema Solare o all’Astronomia. L’Astronomia è una disciplina totalmente diversa dalla scienza planetaria. I soggetti studiati dalla Planetologia sono i pianeti e un campo importante di questa è costituito dall’ astrogeologia , che studia la geologia della superficie dei pianeti e delle lune. Questa è un'attività astrogeologica e cartografica. L’Astronomia si interessa, per esempio, di stelle, galassie e del moto dei pianeti.
Difficoltà della cartografia : le mappe mostrano i corpi celesti secondo la proiezione di Lambert (che propone due separati punti di vista degli emisferi. Questo richiede una spiegazione aggiuntiva dell’insegnante su come sia possibile proiettare due ‘lati’ di una stessa sfera su due vedute circolari, che non equivale a osservare due corpi celesti differenti).
Astrobiologia : si occupa delle creature ‘aliene’; sulla mappa, ogni caratteristica morfologica è reale ed è collocata nella sua posizione effettiva; tuttavia, le creature viventi sono immaginarie e, perciò, anche in questo caso è necessaria la spiegazione dell’insegnante così che gli studenti non credano che esseri umani o ‘alieni’ vivano su pianeti o lune. Deve essere chiarito che nessun segno di vita passata o presente è stato mai evidenziato su pianeti o lune al di fuori della Terra. Questa potrebbe essere una buona occasione per parlare dei miliardi di esopianeti esistenti nell’Universo che, a differenza della maggior parte dei pianeti extra-terrestri e delle lune nel nostro Sistema Solare, includono milioni di pianeti e lune in cui le condizioni sono molto più favorevoli alla vita. Un nuovo, entusiasmante ambito della scienza planetaria è l’esoplanetologia, che si occupa dei pianeti al di fuori del Sistema Solare. Molti di quegli esopianeti ed esolune sono totalmente diversi da quelli del nostro sistema planetario. Il principio base delle missioni spaziali è la ricerca della vita. Su Marte, gli scienziati sono alla ricerca di regioni in cui potrebbe essersi sviluppata vita in passato o ripari geologici in cui avrebbe potuto sopravvivere (all’interno di caverne, nel sottosuolo, tra le rocce, negli strati della superficie contenenti acqua, ecc…). Questo è il motivo per il quale la NASA stava ricercando prove della presenza di acqua. Ora che sono state identificate sia le zone che le diverse unità geologiche contenenti acqua (sotto forma di ghiaccio), stanno perlustrando il pianeta per trovare segni di vita presente o passata. Europa potrebbe avere un oceano al di sotto della sua superficie, che si espone allo spazio in corrispondenza delle fratture del terreno. Gli scienziati, oggi, sono alla ricerca di forme di vita che si sviluppino a partire dagli stessi elementi da cui si generarono quelle terrestri, cioè viata basata sul carbonio, che dipende dall‘acqua; per questo stanno cercando aree dove l’acqua possa eistere nello stato liquido. Potrebbe esistere anche forme di vita diverse, ma, non avendo conoscenze a riguardo e non sapendo come identificarle, l’obiettivo primario è di individuare quelle basate sul carbonio.
Programmi spaziali : oltre alla ricerca della vita e di corpi celesti o di zone che siano ospitali per creature simil-terrestri, i programmi spaziali sono motivati dalla competizione tra le nazioni. L'esplorazione spaziale favorisce la comprensione dei processi geologici attivi nel nostro pianeta e quelli del suo passato e futuro. Per esempio, l’intenso effetto serra su Venere può aiutare a prevedere la manifestazione di processi simili sulla Terra, oppure dai crateri da impatto si può individuare l’aspetto che aveva la Terra 4 miliardi di anni fa. Uno dei risultati inaspettati raggiunti dal programma Apollo, che inviò uomini sulla Luna, fu il cosiddetto l’ ‘overview effect’ (la ‘veduta d’insieme’): questa fu la prima volta - e, finora, l’unica - in cui l’occhio umano vide il nostro pianeta come una fragile ‘biglia blu’ che si staglia sullo spazio oscuro; ciò ha cambiato la nostra percezione del mondo e della nostra posizione nell’universo.
Ricerca spaziale : gli scienziati possono intraprendere ricerche individuali su una singola struttura morfologica per anni, tentando di spiegare come e quando si è formata; altri ricostruiscono regioni specifiche in dettaglio e classificano le caratteristiche raffigurate sulle mappe. Dopo la pubblicazione dei risultati della ricerca, essa diventa un piccolo mattoncino per la costruzione del grande edificio che è la scienza planetaria e altri scienziati possono usufruirne al fine di migliorare i loro modelli evolutivi della superficie planetaria oppure usarli nelle proprie ricerche. Gran parte dei contenuti presenti in queste mappe sono stati ottenuti negli ultimi decenni e, in alcuni casi, solo da pochi anni. L’origine di alcune strutture morfologiche non è stata ancora completamente chiarita.
Tipo di corpo celeste : Pianeta o luna. I pianeti orbitano intorno al Sole, mentre le Lune orbitano intorno ad un pianeta. Generalmente, una luna rivolge sempre la stessa faccia verso il suo pianeta (rotazione sincrona).
Composizione : i corpi celesti rocciosi sono fatti di silicati (ad esempio, la Terra); quelli ghiacciati sono composti da una mescolanza di ghiaccio e roccia, ma le superfici sono per lo più di ghiaccio (ad esempio, Europa). Su questi pianeti le montagne e le pianure non sono altro che ghiaccio solido. I pianeti si trovano solo nelle regioni più fredde del Sistema Solare esterno.
Atmosfera : l’atmosfera è presente solo nel caso in cui la gravità (e le dimensioni) del corpo celeste sia sufficientemente forte da attrarre le molecole di gas, non permettendo loro di sfuggire nello spazio. È più facile mantenere vicine le molecole se sono fredde.
Elementi allo stato liquido : gli elementi che si trovano allo stato liquido possono essere l’acqua nelle regioni più interne del Sistema Solare, o metano, etano ed azoto nelle regioni più esterne. Lo stato liquido è presente soltanto dove c'è un'atmosfera, che esercita una pressione sulla superficie; se la pressione atmosferica è troppo bassa, i liquidi evaporano o sublimano; se la temperatura è troppo alta, i liquidi congelano, mentre se è troppo elevata evaporano. L’acqua potrebbe esistere nel sottosuolo.
Clima : escursione termica diurna (oscillazione della temperatura tra il giorno e la notte) e fenomeni di precipitazione.
Caratteristiche endogene : caratteristiche generate da forze interne al pianeta. Il fenomeno del vulcanesimo , per manifestarsi, richiede la presenza di strati fusi all'interno del corpo celeste. Il calore è prodotto dal processo di formazione del pianeta (calore da impatto o da aggregazione di particelle) oppure dal processo irreversibile di decadimento radioattivo degli elementi. I corpi celesti più piccoli si raffreddano più velocemente di quelli grandi; per questo, il vulcanesimo si verifica solo nei pianeti di maggiori dimensioni o, eccezionalmente, nel caso in cui l’interno del corpo celeste fosse permanentemente riscaldato. Ciò accade per le lune su orbite ellittiche, dove le forze di marea producono calore endogeno (per esempio, Io). Le strutture caratteristiche di origine tettonica sono generate dalla tensione nella crosta più friabile: le fratture sono provocate da forze tettoniche durante i terremoti, i quali richiedono la presenza di moti interni del corpo celeste, causati dal suo calore endogeno. I vulcani si sviluppano in altitudine con l’accumularsi di lava verso l’alto; tuttavia, essi possono collassare su sé stessi, dando origine e caldere simili a crateri.
Caratteristiche esogene : strutture prodotte dai processi che si verificano sulla superficie del pianeta o nella sua atmosfera, tra le quali si includono quelle di natura eolica (venti), fluviale (fiumi), lacustre (laghi), oceanica e i lori depositi.
Caratteristiche cosmogeniche : strutture generate da collisioni con altri corpi (piccoli crateri e grandi bacini da impatto). I crateri più giovani presentano raggi lineari che si sviluppano in senso radiale, prodotti dai materiali espulsi durante la loro formazione. Caratteristiche comuni : le strutture più comuni sono i crateri, gran parte dei quali si è formata poco dopo la nascita del Sistema Solare quando molti corpi piccoli si trovavano nello spazio. E’ raro trovare crateri sulle superfici di recente origine, perché la formazione di nuovo terreno ricopre i crateri presenti, seppellendoli. I processi sedimentari che producono una nuova superficie includono la formazione di pianure vulcaniche, le erosioni e sedimenti fluviali e la subduzione delle placche tettoniche.
Caratteristiche peculiari/rare: le strutture che si trovano esclusivamente su quel corpo celeste possono essere generate da specifiche condizioni atmosferiche o climatiche, oppure essere i residui di un evento inusuale verificatosi in passato.
Condizioni che rendono difficile lo sviluppo della vita : la vita dovrebbe essere in grado di crescere e riprodursi; la sua evoluzione potrebbe essere impedita dalle temperature eccessivamente basse (sotto il punto di congelamento) o eccessivamente alte (sopra il punto di ebollizione), dall’assenza di atmosfera, di acqua o di magnetosfera (che protegge i corpi celesti dal danno delle radiazioni emesse dai venti solari).
Nomenclatura : i nomi dei luoghi possono essere proposti dagli scienziati che studiano la regione o la struttura morfologica presa in esame e vengono approvati dal gruppo di lavoro dell’Unione Astronomica Internazionale specializzato nella nomenclatura astronomica. Ogni tipo di struttura geologica e ogni corpo celeste hanno un tema specifico (per esempio, gli dei del fuoco per Io), mentre i termini generici (come ‘montagna’) sono indicati in lingua latina per assicurare la neutralità di linguaggio. Ciò rispetta anche le tradizioni geografiche del 1600, quando le prime mappe delle lune venivano create in Europa, usando nomi in lingua latina.
Età : per età del pianeta si indica quella della sua superficie; la presenza di numerosi crateri sulla superficie indica un’età di formazione più antica (4 miliardi di anni fa), mentre una minore quantità di crateri suggerisce che la superficie abbia un’origine più recente (da 0 a 3 miliardi di anni fa). Appena dopo la nascita del Sistema Solare (circa 4 miliardi di anni fa), c’erano numerosi oggetti di piccole dimensioni che potevano impattare sui corpi celesti, generando crateri. Col passare del tempo, il loro numero è diminuito sempre più, per le avvenute collisioni con i pianeti o perché furono allontanati dal sistema planetario dal loro campo gravitazionale.
L’insegnante si deve dotare della mappa di Venere in forma stampata, di dimensioni tali da essere leggibile e fruibile dagli studenti, oppure in forma digitale, proiettata ad alta risoluzione.
A questo punto, si possono scegliere uno o più tra i seguenti sottoargomenti proposti per un’attività svolta in classe, con o senza le dispense, oppure si possono seguire direttamente le dispense sulle quali sono esplicate le istruzioni per svolgere le attività.
Leggere la prima pagina delle dispense con gli studenti, chiedendo loro di sottolineare tutti i termini che non conoscono, per poterglieli successivamente spiegare.
Mostrare la mappa alla classe e chiedere agli studenti perché la raffigurazione del corpo celeste è circolare (per esempio, perché il pianeta è sferico). Chiedere perché ci sono due mappe circolari (emisferi). Spiegare che una sfera è rappresentata da due proiezioni circolari e quelli sono i due lati di una singola sfera. Identifichiamo quella a sinistra come emisfero ovest e quella a destra come emisfero est.
Attività 1 - Cos'è una mappa. Disegnare l’Equatore (una linea orizzontale al centro dei due cerchi) - Indicare i poli (in entrambi gli emisferi) - Scrivere il nome del corpo celeste come titolo della mappa.
Paragonare la rappresentazione cartografica con una fotografia reale. (OSSERVARE LA FIGURA 1 SULLE DISPENSE) Chiedere di identificare le differenze tra le due immagini. Sulla cartografia è stata applicata una semplificazione generale, dando più enfasi alle strutture più importanti, che non sono necessariamente le più evidenti sulla fotografia. La superficie dei pianeti con un'atmosfera opaca non è visibile dalle fotografie. I colori utilizzati sulla mappa possono essere diversi da quelli reali. Quali elementi assenti sulla foto sono, invece, presenti sulla mappa? Perché sono necessari? (NOTA: le creature aliene NON SONO REALI).
Chiedere alla classe quali informazioni morfologiche possono ricavare dalla mappa. Identificare almeno un tipo tra le caratteristiche riconosciute (Vedere l’Attività 2 sulle dispense per averne una lista completa).
Trovare/Identificare le strutture geologiche endogene che hanno avuto origine dal magma presente al di sotto della superficie (di natura vulcanica: vulcani, correnti di lava; di natura tettonica: crepe, fratture). Trovare/Identificare le strutture geologiche esogene che hanno avuto origine da processi superficiali, verificatisi in pianeti dotati di atmosfera (dal vento: dune, deserti; dall’acqua: fenomeni meteorologici, fiumi, oceani, laghi, sedimenti). Trovare/Identificare le strutture geologiche cosmogeniche che hanno avuto origine da collisioni (crateri da impatto o bacini prodotti da asteroidi o comete provenienti dallo spazio).
Attività 2 - Mappa grafica. Utilizzando la mappa, disegnarne un abbozzo semplificato, delineando soltanto i profili delle strutture di grandi dimensioni e di maggior importanza (disegnarne di diversi tipi, per esempio spaccature nel terreno e crateri). Si possono usare diversi colori o righe. Provare a includere anche le seguenti caratteristiche:
Chiedere agli studenti dove sbarcherebbero o instaurerebbero l’insediamento per ulteriori esplorazioni. Quale regione o formazione geologica vale la pena esplorare in dettaglio? Perché? Cosa vorrebbero analizzare? Di quali strumenti/attrezzi/metodi si servirebbero per l’investigazione? Cosa porterebbero con sé per agevolare la ricerca?
Attività 3 - Il tuo punto di sbarco. Dove sbarcheresti? Quale regione credi sia più emozionante esplorare? Trova il TUO punto di sbarco. Indicalo con un simbolo. Dagli un nome. Scrivine il nome accanto al simbolo corrispondente.
Chiedere agli studenti di leggere ad alta voce un nome sulla mappa e di spiegare cosa possono supporre da questo, cosa suggerisce loro il nome. I nomi sono in Latino dato che i pianeti non appartengono a nessuna nazione e il Latino è considerato un linguaggio neutrale, con valenza internazionale. Chiedere agli studenti se piace questa nomenclatura ‘neutrale’ (in Latino) oppure se preferirebbero che si utilizzasse l’Inglese (o la propria lingua d’origine). Si possono spiegare i significati dei nomi sulla mappa. I corrispondenti nomi inglesi si trovano nel seguente sito: http://planetarynames.wr.usgs.gov/DescriptorTerms
Attività 4 - Nomenclatura. Dopo aver completato la parte grafica, ideare la nomenclatura: scrivere i nomi accanto alle strutture geologiche corrispondenti che avete disegnato. Scrivere tre nomi sulla mappa (se ne possono aggiungere altri in seguito). Si possono utilizzare diversi colori e lettere a seconda del tipo di elemento da definire (per esempio, lettere maiuscole per i continenti, il colore rosso per i canali di lava, ecc… - sii coerente e costante).
Chiedere agli studenti se è presente l’atmosfera sul pianeta ed il perché della loro risposta.
Trovare informazioni sul clima (le temperature superficiali massime e minime) sul pannello della mappa o sulle dispense. Non confondere le coordinate (0°, 90°, ecc…) indicate sulla mappa con le temperature indicate sul pannello.
Chiedere agli studenti se, sul pianeta, è presente acqua, oppure altri materiali allo stato liquido, e come lo possono supporre. Confrontare l'intervallo delle temperature locali con la temperatura dell'acqua (la massima, quando bolle, e la minima, quando congela). Qual è la probabilità di trovare acqua allo stato liquido?
Attività 5 - Previsioni del tempo. Basandosi sulle informazioni climatiche presenti sulle dispense. Scegliere almeno tre luoghi e indicarne i dati climatici: indicare la temperatura massima e la minima nella propria scala di misura (Celsius o Fahrenheit), scrivendo i valori in GRANDE. Considerare che in prossimità dei poli le temperature risultano più basse. Accanto ai valori numerici, indicare il tempo meteorologico con un simbolo grafico di propria ideazione: sereno (soleggiato), nuvoloso, piovoso, nebbioso, o altre condizioni climatiche interessanti che si ricavano dalle dispense. I dati relativi alle temperature minime e massime si trovano sul pannello di controllo della mappa, mentre altre informazioni aggiuntive sono sulle dispense.
Chiedere agli studenti di quali indumenti di protezione avrebbero bisogno se dovessero esplorare la superficie del pianeta lontano dai loro veicoli, basandosi sui valori che sono stati discussi in precedenza. Per esempio, potrebbero aver bisogno di bombole di ossigeno, di abiti che possano mantenere la temperatura e la pressione ambientale, ecc…
Attività 6 - Abitare su venere. Pensare a una bandiera per Venere e raffigurarla sulla mappa, basandosi sulle caratteristiche del pianeta (clima, colori, geologia, ecc…).
Chiedere agli studenti se le creature, piante o animali potrebbero sopravvivere su Venere, usando i valori forniti dal pannello (temperatura, pressione - considerare il concetto di vita in relazione alla presenza di acqua allo stato liquido: se l‘acqua può essere presente in forma liquida, anche la vita può (ma potrebbe anche non) esistere). Spiegare che non sono mai state scoperte forme di vita presenti o tracce di vita passata in nessun pianeta o luna nel Sistema Solare o al di fuori (in esopianeti); tuttavia, milioni di pianeti non sono ancora stati esplorati dall’uomo. Che tipo di creature potrebbero esistere su Venere? Che tipo di protezioni/abilità dovrebbero avere per sopravvivere? Che aspetto avrebbero? (per esempio, dotati di una spessa pelliccia oppure viventi sottoterra, ecc…) Cosa mangerebbero? Come comunicherebbero l’un con l’altro? (in assenza di aria dove propagarsi, il suono non può esistere).
Attività 7- La legenda. Disegna la legenda che spieghi il significato dei TUOI simboli rappresentati sulla mappa.
Si possono raggruppare in base alla natura dei loro processi di formazione (esogeno, come i fenomeni atmosferici ed eolici; endogeno, come quelli vulcanici e tettonici; collisivo, come gli impatti con oggetti nello spazio). Aggiungere il titolo “LEGENDA” e spiegare i simboli, indicando l’elemento a cui corrispondono.
Completare la scheda di esercizi. Esempi di domande per la valutazione delle conoscenze:- Identificare all'interno della mappa e descrivere una struttura morfologica della superficie del pianeta o i tipi di paesaggio, usando la legenda, un vocabolario per i nomi dei luoghi e i punti cardinali.- Identificare le caratteristiche comuni e quelle proprie della superficie del pianeta.- Identificare quali strutture morfologiche sono state generate da processi cosmogenici (da impatti provenienti dallo spazio - come meteoriti o radiazioni).- Identificare quali strutture morfologiche sono state generate da processi endogeni (dalla lava o da terremoti quindi processi di origine vulcanica o tettonica).- Identificare quali strutture morfologiche sono state generate da processi esogeni (dal vento o dall'acqua - quindi processi di origine eolica, fluviale, marina o climatica).- Comparare i parametri orbitali e fisici del pianeta in analisi con quelli della terra, usando i simboli del 'quadro dei comandi' sulla mappa; rappresentare i risultati ottenuti.- Determinare un luogo dove sbarcheresti su quel pianeta.- Stabilire se le creature rappresentate sulla mappa sono reali o meno e spiegare il perché della risposta. - Spiegare perché animali, piante o funghi non possono esistere in quell’ambiente (o perché possono), basandosi sui valori indicati sul quadro dei comandi della mappa.- Identificare quale tipo di tuta spaziale/protezione necessiterebbe un astronauta per una missione sulla superficie del pianeta, basandosi sulle informazioni date dal quadro dei comandi.
La lingua delle mappe e dei testi di accompagnamento sui vari corpi celesti è tradotta in 11 lingue : https://childrensmaps.wordpress.com/
