Associazione AstronomiAmo - A Spasso Trai Pianeti La planetologia comparata
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Cosa hanno i pianeti del nostro Sistema Solare in comune tra di loro? Quali cambiamenti hanno subito per diventare come sono oggi? Possiamo predire cambiamenti futuri? E ancora: il nostro Sistema Solare è unico nel suo genere? Quali sono le condizioni necessarie per lo sviluppo della vita su un pianeta?

Cosa hanno i pianeti del nostro Sistema Solare in comune tra di loro? Quali cambiamenti hanno subito per diventare come sono oggi? Possiamo predire cambiamenti futuri? E ancora: il nostro Sistema Solare è unico nel suo genere? Quali sono le condizioni necessarie per lo sviluppo della vita su un pianeta? 

Queste sono solo alcune delle domande a cui cerca di dare una risposta la planetologia comparata.

Un confronto tra i pianeti terrestri
Un confronto tra i pianeti terrestri

Negli ultimi anni mi sono specializzata nello studio delle atmosfere planetarie dei pianeti terrestri: Marte e Venere. A questi due pianeti “vicini” della Terra, quando si parla di planetologia comparata, si accosta spesso il più grande satellite di Saturno, Titano, l’unico satellite a possedere un’atmosfera molto densa. Confrontare questi pianeti (e/o satelliti) con la Terra è essenziale per capire qualcosa in più sui processi fisici che oggi li caratterizzano e sulla loro storia evolutiva. 

La nostra visione del Sistema Solare è totalmente cambiata nel 1995, quando il primo pianeta extrasolare è stato ufficialmente scoperto. I pianeti extrasolari scoperti – ad oggi più di quattromila – presentano tutti una grande diversità rispetto ai pianeti del nostro Sistema Solare. Tale diversità è simile a quella che si osserva all’interno del nostro Sistema Solare, dove la Terra è il solo pianeta abitabile che conosciamo. Venere e Marte, che si sono formati durante la stessa fase di evoluzione del Sistema Solare e dagli stessi ingredienti della Terra, oggi sono due pianeti inospitali e incompatibili con la vita così come la conosciamo. L’atmosfera primitiva di questi due pianeti, molto ricca in anidride carbonica e vapor d’acqua, sembra aver subito dei cambiamenti catrastrofici. Mentre sulla Terra si è sviluppato un clima temperato, Venere ha conosciuto un effetto serra galoppante mentre Marte potrebbe aver perso la quasi totalità della sua atmosfera. Caratterizzare i processi fisici che sono dietro questi diversi percorsi di evoluzione è oggi più importante che mai per spiegare la varietà di pianeti presenti attorno ad altre stelle e per poter affrontare la sfida dei cambiamenti climatici sulla Terra.

In questo primo articolo darò alcuni esempi di planetologia comparata dei pianeti terrestri con l’idea di trattare in dettaglio alcune tematiche negli articoli successivi. Cominciamo col vedere quali aspetti dei pianeti terrestri sono messi a confronto e quali informazioni possiamo dedurne.

Proprietà generali Venere Terra Marte
Raggio (km) 6052  6378 3397
Durata di un giorno 243 giorni terrestri 23h 56m 24h 40m
Inclinazione asse di rotazione 177° 23° 25°
Temperatura superficiale 450°C 15°C -55°C
Pressione superficiale 90 bar 1 bar 0.006 bar

Marte e la Terra hanno una inclinazione simile dell’asse di rotazione. Questo significa che Marte possiede della stagioni come la Terra, ovviamente le stagioni su Marte saranno più lunghe che sulla Terra. L’asse di rotazione di Venere invece è quasi 180°  (Venere ruota in senso inverso rispetto alla Terra) e su questo pianeta non si hanno delle stagioni. 

Parametri orbitali Venere Terra Marte
Distanza dal Sole 0.7 1 1.5
Durata di un anno 225 giorni terr. 365 686 giorni terr.

Superfici: Quali strutture si osservano sulla superficie di un corpo celeste?

Nell'immagine qui sotto si osserva il cratere Korolev su Marte ricoperto da ghiaccio d’acqua. Quando si confrontano le superfici dei pianeti gli aspetti più importanti di cui bisonga tener conto sono: la presenza di catene di montagne, bacini, calotte polari, e strutture vulcaniche; il numero e le dimensioni dei crateri da impatto. Questi elementi possono darci informazioni importanti sulla storia evolutiva del pianeta.

Bellissima immagine acquisita da Mars Express del cratere Korolev. Crediti ESA/Mars Express
Bellissima immagine acquisita da Mars Express del cratere Korolev. Crediti ESA/Mars Express


Processi superficiali: Cosa produce dei cambiamenti sulla superficie di un pianeta?

L’immagine qui sotto mostra il letto di alcuni fiumi su tre corpi celesti differenti. Riuscite a indovinare di quali corpi celesti si tratta?

Letto di alcuni fiumi su tre corpi celesti
Letto di alcuni fiumi su tre corpi celesti. Immagine di Benjamin Black using NASA data

La prima figura sulla sinistra corrisponde alla Parana Valles su Marte. Ormai è un fiume completamente secco, ma ci da informazioni importanti sul passato del pianeta rosso. L’immagine al centro mostra il Nilo in Egitto. Infine a destra  vediamo una foto della Vid Flumina, un fiume probabilmente di etano e metano, che scorre su Titano

Tra i tre pianeti terrestri, la Terra sembra essere l’unico ad avere una tettonica a placche ed a essere attivo geologicamente. Su Marte esistono vulcani – il Monte Olimpo con i suoi 25 km è il più alto vulcano del sistema solare – ma sono tutti inattivi. La sonda InSight della NASA atterrata su Marte il 26 Novembre 2018, ha un sismografo a bordo per tentare di misurare terremoti marziani. Su Venere si sa molto poco sulla possibile presenza di vulcani, ancora meno se siano attivi oggi.  

La superficie terrestre è modificata in continuo anche dall’erosione e dall’interazione dell’atmosfera con la superficie. Non si sa quasi niente di quello che succede sulla superficie di Venere, a causa dei pochi dati a disposizione. Grazie ai diversi robottini e lander inviati dalla NASA, cominciamo ad avere un quadro più completo di quello che avviene su Marte. Sappiamo ad esempio che sul pianeta rosso ci sono tempeste e vortici di sabbia che modificano il paesaggio.

Campo magnetico globale: esiste un campo magnetico?

La Terra è l’unico pianeta terrestre a possedere un campo magnetico. Marte ne ha avuto uno nel passato, la prova è in alcuni campi magnetici “fossili” sulla superficie. Di Venere oggi sappiamo solamente che non possiede un campo magnetico. Come vedremo una prossima volta, la presenza di un campo magnetico è estremamente importante per preservare l’atmosfera di un pianeta e per proteggere la vita dalla radiazione solare.

Differenziazione interna: cosa c’è all’interno?

Strettamente legato all’esistenza di un campo magnetico è la struttura interna di un pianeta. Qual è la natura del nucleo: solido, liquido, roccioso, di ferro...? Come cambia la composizione con la distanza dal centro? 

Le atmosfere

Lascio intenzionalmente per ultimo l’argomento che più mi interessa e che svilupperò nei dettagli nelle prossime “puntate” : le atmosfere. Ecco gli aspetti delle atmosfere planetarie che di solito mettiamo a confronto:

  • La composizione e i processi chimici 
  • La pressione e la temperatura
  • I fenomeni meteorologici: la presenza di nuvole, precipitazioni (pioggia, neve...), i moti dell’atmosfera (i venti).

Vi do appuntamento alla prossima puntata per maggiori dettagli sulle atmosfere planetarie
A presto

Arianna