Mappe dei pianeti per bambini: Marte

Di che cosa tratta questa attività? Astrogeologia. Riguarda la geografia/geologia dei pianeti e il modo in cui si decifrano e si creano mappe (rappresentazioni cartografiche). Alle scuole elementari, il concetto di ‘geografia’ (che può appartenere ad un generico programma di ‘scienze’) coinvolge concetti che interessano diverse branche delle Scienze della Terra ed Atmosferiche, per esempio la geologia, la geomorfologia, la cartografia, la meteorologia e la climatologia. Noi seguiamo questa concezione.

Di che cosa NON si interessa questa attività? Non è una pratica nell’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 della 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. Quest’attività è 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 piani circolari, che non equivale ad osservare due corpi celesti differenti).

Astrobiologia: si interessa 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 stata mai evidenziata su pianeti o lune al di fuori della Terra. Questa sarebbe 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, mostrano condizioni molto più favorevoli alla vita.
Un nuovo 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 contenenti acqua (sotto forma di ghiaccio) che le diverse unità geologiche, 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, come ad esempio il carbonio, da cui si origina l‘acqua; per questo stanno cercando aree dove l’acqua possa presentarsi nello stato liquido. Possono esistere anche altre forme di vita, ma, non avendo conoscenze a riguardo e non sapendo come identificarle, l’obiettivo primario è di individuare quelle fondate 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. Le esplorazioni spaziali favoriscono 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 predire 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’ in relazione allo spazio oscuro, che ha cambiato la 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 riguardo la superficie terrestre 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.

Descrizione generale dei parametri che possono essere discussi per definire il pianeta o la luna scelti.

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 (per il fenomeno delle maree).
Composizione: i corpi celesti rocciosi sono fatti di silicati (ad esempio, la Terra); quelli ghiacciati sono composti per lo più da ghiaccio ed in piccola parte da roccia (ad esempio, Europa). In questi pianeti, infatti, le montagne e le pianure non sono altro che ghiaccio solido e, per questo, sono situati solo nelle regioni più esterne e fredde del Sistema Solare.
Atmosfera: l’atmosfera è presente solo nel caso in cui la gravità (e quindi le dimensioni) del corpo celeste sia sufficientemente forte da attrarre le molecole di gas, non permettendogli di sfuggire nello spazio. Se il corpo è freddo, si rivela più semplice stringere a sé le molecole.
Elementi allo stato liquido: l’elemento allo stato liquido caratteristico del corpo celeste può essere l’acqua nelle regioni più interne del Sistema Solare, mentre possono presentarsi metano, etano ed azoto nelle regioni più esterne. Lo stato liquido compare soltanto in presenza dell’atmosfera, che esercita una pressione sulla superficie; se la pressione atmosferica è troppo bassa, i liquidi evaporano o sublimano; se invece, è troppo alta, congelano. Essi evaporano anche nel caso in cui la temperatura risultasse troppo elevata. L’acqua potrebbe esistere a livello del sottosuolo.
Clima: elevata escursione termica (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 nella composizione del corpo celeste. Il calore è stato prodotto dal processo di formazione del pianeta (calore da impatto o da aggregazione di particelle) oppure dal processo di decadimento radioattivo degli elementi, che risulta irreversibile. 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 dagli stress che subisce la crosta più friabile: le fratture hanno origine da fenomeni tettonici che si verificano durante i terremoti, i quali, sono generati da movimenti interni del corpo celeste, in parte dovuti al 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 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.
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. E’ raro trovare crateri sulle superfici di recente origine, perché la formazione di nuovo terreno ha ricoperto i crateri presenti, seppellendoli. I processi sedimentari includono la formazione di pianure vulcaniche, le erosioni fluviali e la subduzione delle placche tettoniche.
Caratteristiche peculiari: 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 non rendono possibile la vita: la vita, qui, sarebbe in grado di nascere e riprodursi; la sua evoluzione potrebbe essere impedita dalle temperature eccessivamente basse nel sottosuolo ed eccessivamente alte ad alta quota, dall’assenza di atmosfera, acqua o magnetosfera (che protegge i corpi celesti dal danno delle radiazioni emesse dai venti solari).
Nomenclatura: i nomi possono essere proposti dagli scienziati che studiano la regione o la struttura morfologica presa in esame e vengono successivamente approvati dall’Unione Internazionale Astronomica, specializzata nella nomenclatura astronomica. Ogni tipo di struttura geologica ed ogni corpo celeste hanno un motivo specifico (per esempio, gli dei del fuoco per Io), che si distinguono dai termini generici (come ‘montagna’) che 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: l’età del pianeta è definibile dalla morfologia della sua superficie; la presenza di numerosi crateri sulla superficie indica un’età di formazione più antica (4 miliardi di anni fa), mentre, se in minore quantità, si stima che la superficie abbia un’origine più recente (da 0 a 3 miliardi di anni fa). Nel Sistema Solare, poco dopo la sua nascita (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 decresceva sempre più, per le avvenute collisioni con i pianeti o perché furono allontanati dal sistema planetario dal loro campo gravitazionale.

Forme delle strutture geologiche:
Circolare: si evidenza generalmente in un cratere da impatto ed occasionalmente in caldere di natura vulcanica.
Lineare: come per le depressioni (fratture tettoniche) o per gli altopiani (dune, dorsali, montagne).
Sinuosa: per fiumi o canali di lava.
Lobare: per crateri da impatto ricchi d’acqua, materiali piroclastici (detriti espulsi da un cratere o un vulcano), ghiacciai, frane.
Radiale: per i raggi che si propagano da crateri da impatto.
Concentrica: si evidenza nel margine anulare di un cratere.

Confronto con le caratteristiche della Terra: (per fruire del planetario terrestre, utilizzare http://countrymovers.elte.hu/countrymovers.html oppure Google map).

Tipo di corpo celeste: pianeta
Composizione: rocciosa
Atmosfera: presente
Elementi allo stato liquido: acqua
Caratteristiche endogene: vulcani, faglie e placche tettoniche (proprie esclusivamente della Terra)
Caratteristiche esogene: fiumi, laghi, dune, pianure alluvionali, foci a delta, ghiacciai. Le strutture morfologiche ghiacciate, sulla Terra, non lo sono permanentemente; infatti, per gran parte dell’anno, non sono presenti calotte glaciali.
Caratteristiche cosmogeniche: si rilevano più di 100 crateri da impatto, molti dei quali non permanenti poiché sono stati ricoperti, erosi, distrutti dalla subduzione delle placche tettoniche, oppure danneggiati dall’acqua.
Caratteristiche comuni: oceani, montagne, pianure, fiumi
Caratteristiche peculiari: ghiacciai
Condizioni che non permettono la sopravvivenza: si individuano nelle regioni con clima troppo secco (dove non esiste acqua allo stato liquido, come nei deserti) o troppo freddo (anche qui senza acqua liquida, come in Antartide)
Età: per gran parte molto giovane, con regioni più antiche, datate 1 miliardo di anni fa.

Comparazione tra le dimensioni delle più alte montagne terrestri ed il Monte Olimpo marziano.