Mappe dei pianeti per bambini: Marte

Introduzione

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.

Descrizione generale dei parametri utili per descrivere 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 (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.