I robot Spirit e Opportunity svelano il vero volto di Marte
Marte sarà, ancora una volta, è il pianeta
dell'anno. Due robot gemelli , Spirit e Opportunity, sono scesi
su Marte a gennaio. Ogni robot è una automobilina a sei ruote (rover) del peso di
185 Kg in grado di percorrere fino a 100 metri al giorno per quattro ore centrate
sul mezzogiorno locale, quando l'illuminazione solare è tale da produrre abbastanza
energia elettrica per muovere il veicolo.Ciascuna delle sei ruote ha un proprio motore
elettrico che consentiranno al rover di sterzare individualmente, consentendo al 
veicolo anche di ruotare su se stesso. La
velocità massima raggiungibile è di 5 cm al secondo. Per evitare gli ostacoli ci sono
una serie di piccole telecamere interagenti con il software che controlla la traversata.
Una complicazione è rappresentata dal tempo necessario ai segnali radio, e quindi alle
immagini, per percorrere la distanza che ci separerà da Marte, circa dodici minuti il che
renderà non facile il controllo remoto del rover.
L'abitacolo del rover è dotato di piccoli generatori termici a radioisotopi in grado di proteggere il computer, l'elettronica e il sistema di navigazione dalle basse temperature, che durante la notte scendono anche a 100 °C sotto lo zero. La principale fonte di energia è quella solare, raccolta dai pannelli fotovoltaici disposti sulla sommità del mezzo.
Gli obiettivi della missione sono la caratterizzazione e l'analisi delle diverse varietà di rocce e suolo per: 1) rilevare la presenza di acqua liquida in passato 2) determinazione della mineralogia e dei processi geologici che hanno operato nella località dell'atterraggio 3) la ricerca di episodi erosivi sedimentari e vulcanici 4) l'individuazione di ambienti, presenti o passati, compatibili con la vita.
Per svolgere questo compito il rover è dotato di diversi strumenti scientifici come:
_ tre telecamere, due delle quali sono panoramiche accoppiate per fornire una visione stereoscopica montate sulla sommità di un'asta alta 1.5 metri; la terza è munita di microscopio ed è posta all'estremità del braccio robotico per ingrandire i grani di roccia
_ tre strumenti di analisi montati sul braccio robotico: uno spettrometro a raggi gamma per l'identificazione dei minerali che contengono ferro, uno spettrometro a raggi X e particelle alfa per identificare i principali costituenti chimici di rocce e suolo, un trapano in grado di creare un buco di 5 cm in una roccia per esporne l'interno all'analisi degli altri strumenti di misura.
_ uno spettrometro infrarosso, montato all'interno dell'abitacolo, per raccoglire dati sulla temperatura, sul contenuto di vapore acqueo e polveri nell'atmosfera.
_ un set di magneti per studiare la particelle magnetizzate trasportate dal vento.
Ecco alcune immagini scattate da Spirit e Opportunity !
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Panorama verso nord. Questo deserto pietroso color ruggine, per la presenza dell'ossido di ferro, è il pianeta Marte fotografato da Spirit, atterrato al centro del cratere Gusev. Si è scelto di far scendere il robot in questo luogo perchè si pensa che in passato ospitasse un lago. Il cratere, largo circa 150 Km, La live depressione sulla sinistra è un piccolo cratere da impatto ricolmo di sabbia portata dal vento. Dal terreno, piuttosto compatto, affiorano alcuni massi di medie dimensioni e molti piccoli sassi. La sabbia, con il suo potere abrasivo sulle roccie più "tenere", e i violenti sbalzi termici (da -10 °C a -70 °C), in grado di demolire le rocce più "dure", sono i più importanti fattori nella modifica del paesaggio marziano. |
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| Il robot abbandona il bozzolo con cui è atterrato su Marte. Opportunity mentre inizia la sua prima passeggiata sul suolo di Marte. Il robot è atterrato dalla parte opposta del pieneta in una regione chiamata Terra Meridiani (chiamata così perchè si trova all'equatore marziano). Il terreno incontrato dal robot è molto più liscio di quello dove si trova Spirit: non ci sono sassi, è più scuro e sembra fangoso. Le traccie lasciate sono come quelle di un'auto nella neve. | Rocce modellate dall'acqua ? Il territorio intorno a Opportunity presenta rocce stratificate che dimostrano profondi cambiamenti geologici in passato. Forse queste rocce sono state dilavate da agenti esterni come l'acqua che in passato doveva scorrere abbondantemente sulla superficie del pianeta. |
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| Come fare una buca nel terreno di Marte ? I robot hanno un sistema semplice per fare buche nel suolo. Poichè le loro sei ruote sono dotate di motori indipendenti ne vengono bloccate cinque e viene fata girare una sola: la sesta ruota, come un auto in panne nella neve, inizia così a scavare una buca nel terreno dove gli strumenti condurranno l'analisi del suolo. A sinistra è mostrata la buca che Spirit ha scavato nella depressione battezzata "Laguna Hollow", mentre a destra è visible la buca che Opportunity ha effettuato in prossimità delle regione delle rocce stratificate denominata "El Capitan". Non è certo a cosa sia dovuta la zona più chiara che si nota sullo sfondo dello scavo: forse è una diversa struttura del terreno o è un fenomeno di riflessione luminosa. | |
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| Roccia vulcanica.
Il cratere Gusev, è stato formato dal colossale impatto da parte di un asteroide.
Probabilmente il cratere è stato successivamente invaso dalle lave vulcaniche. Spirit ha
analizzato la composizione chimica della roccia piramidale visibile in primo piano
stabilendo la sua origine vulcanica per la presenza di tipiche rocce magmatiche intrusive:
olivina, pirosseno e magnetite, come mostrato nello spettrogramma. Si tenga presente che
le rocce magmatiche intrusive, ricche di ferro e magnesio caratterizzate da alta densità
e alto punto di fusione, si formano per cristallizzazione che avviene lentamente e in
profondità all'interno della crosta. In particolare, le prime rocce che cristallizzano
sono le olivine, dai colori brillanti e poveri di silice (ossidi di silicio). Procedendo
la cristalizzazione si formano i pirosseni, i plagioclasi, i felspati ( di colore grigio
chiaro e scuro) e infine i quarzi ( di colore bianco) sempre più ricchi in silicio.
Felspati e quarzi sono i costituenti dei graniti.
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Impronte sul "pongo". Nella foto scattata da Opportunity si vedono i segni circolari lasciati dagli airbag nell'ultimo rimbalzo. Il suolo ha una coesione che sembra pongo. Che fa da collante alle polveri non è l'acqua ma i sali rilasciati in passato dall'umidità che traspitava dal sottosuolo. |
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Centrare il bersaglio. Opportunity si appresta ad indagare la composizione chimica di alcune rocce stratificate della regione denominata "El Capitan". La telecamera collocata nella sua parte anteriore ha individuato il punto dove dirigere il braccio robotizzato |
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Robogeologo. Il braccio robotico di Opportunity si allunga sulle rocce stratificate . All'estremità del braccio, per studiare la composizione mineralogica, sono collocati diversi strumenti tra i quali uno smerigliatore, un microscopio e uno spettrometro. Lo smerigliatore serve per eliminare la parte esterna della roccia che può essere alterata. |
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La roccia della vita. Il rover Opportunity nel
terreno circostante ha individuato delle regioni ricche di ematite grigia, un ossido del
ferro che si può formare in associazione ad acqua allo stato liquido e, in certe
condizioni ambientali può ospitare forme di vita elementare. L’ematite Fe2O3
è sulla Terra un minerale comune nelle rocce effusive (vulcaniche) cioè
nelle rocce che si sono formate dal magma che risalito in superficie si raffredda
velocemente. Il magma si raffredda senza cristallizzare
formando un materiale che ha la consistenza dei solidi ma la strutture dei
liquidi (vetro). Una tipica reazione di formazione dell'ematite partendo dalla magnetite,
una roccia vulcanica è la seguente: 2Fe3O4 + ½ O2 ® 3Fe2O3E’ presente però anche nelle rocce sedimentarie derivante da un processo detto diagenesi, che consiste nella compattazione dei detriti causati dall’aumento della pressione dei detriti sovrastanti e dalla cementazione dei detriti stessi ad opera di sostanze sciolte nell'acqua, come calcare o silice, che svolgono funzione legante. La formazione dell'ematite partendo dal sale cloruro ferrico è la seguente: 2FeCl3 + 3H2O ® Fe2O3 + 6HCl |
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A caccia dell'ematite. L'immagine mostra il terreno circostante il rover Opportunity. E' visibile la regione delle rocce sedimentarie denominate "El Capitan". All'immagine è stata sovrapposta il risultato dell'analisi condotta dallo spettrofotometro ad infrarossi di Opportunity. Le regioni rosse sono quelle ricche di ematite. |
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L'inequivocabile W. La presenza dell'ematite nel suolo marziano è confermata nel grafico di fianco dove viene confrontato lo spettro di un pezzo di roccia di ematite ottenuto in laboratorio sulla terra (Lab Hematite) e lo spettro di un campione di terreno raccolto intorno al rover Opportunity (Dark Unit). E' evidente la somiglianza tra i due spettri. In particolare è una peculiarietà dell'ematite il profilo a W delle spettro alle lunghezze d'onda intorno a 20 micrometri. |
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Un pianeta di silicio e ferro.
Il grafico ottenuto mediante lo spettrometro a raggi X del rover Spirit mostra la
composizione chimica del suolo marziano. Gli elementi principali sono silicio e ferro, ma
ci sono quantità rilevanti anche di cloro e zolfo. Si ricordi che la crosta terrestre,
invece, è costituita per tre quarti da ossigeno (49 %) e silicio (26%); poco meno di un
quarto è rappresentato da alluminio, ferro, calcio, sodio, potassio e magnesio. Essendo
il silicio e l'ossigeno gli elementi di gran lunga più abbondati sulla Terra, i minerali
più abbondanti nelle rocce terrestri sono i silicati, costituiti da strutture cristalline
formate dal collegamento di tetraedri SiO4.
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| Siamo sulle Dolomiti?. Un geologo osservando queste rocce farebbe la seguente analisi: "Si direbbero delle classiche rocce terrestri di tipo sedimentario originate dall'accumulo e compattamento di sedimenti di vario tipo (sabbia, ghiaia, gusci calcarei, resti di alghe e invertebrati marini). Si presentano stratificate a causa dei continui cambiamenti che interessano la superfiecie terrrestre. Spesso, i sedimenti vengono sollevati durante la formazione di una catena montuosa e pertanto si osservano rocce sedimentarie marine in montagna, come avviene nelle catena delle Dolomiti, costituite da carbonato doppio di calcio e magnesio (rocce dolomie)". In realtà le rocce mostrate sono marziane, esaminate da Opportunity. La natura a strati delle rocce è resa ben evidente dal particolare ingrandito in bianco e nero. Molto interesse ha destato la struttura a forma sferica a destra dell'immagine che farebbe pensare ad un sasso che ha assunto quella forma dopo una lunga azione di rotazione all'interno di un corso d'acqua. | |
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| Mirtilli marziani. Le immagini catturate da Spirit mostrano il terreno sabbioso di Marte fotografato da vicino. Le strutture grandi come nocciole di olive e perfettamente sferiche sono state soprannominate "mirtilli marziani". Ci si domanda che cosa ha reso questi "mirtilli" così levigati e sferici. Ci sono due ipotesi: o è stata l'acqua primordiale, oppure si sono formati nel corso di antiche eruzioni con la condensazione di goccioline di lava | |
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Roccie scheggiate fotografate da Spirit |
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UFO nel cielo di Marte. La
telecamera di Spirit ha fotografato un oggetto non identificato (UFO) nel cielo marziano.
La foto mostra la traccia luminosa lasciata dall'oggetto. Potrebbe trattarsi di un
meteorite o di una vecchia sonda che si è disintegrata nell'atmosfera di anidride
carbonica marziana. Se la causa non è la caduta di un meteorite, tra le numerose sonde in
orbita attorno al pianeta come vecchi relitti, la più probabile sarebbe la Viking-2.
Questa sonda arrivò nel cielo marziano nel 1976, staccò un modulo di sbarco che atterrò
nella Pianura Utopia. Immagini raccolte dal Lander del Viking-2 sono reperibili nei
seguenti siti: http://www.solarviews.com/eng/marssurf.htm http://www.msss.com/mars/pictures/viking_lander/viking_lander.html
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| Un altro mistero:
la faccia marziana. Il veicolo madre del Viking-2 in orbita attorno al
pianeta negli anni settanta, tra le numerose immagini, scattò la famosa "faccia
marziana" ritenuta in un primo momento scolpita da antiche civiltà scomparse (foto
in alto a sinistra). Negli anni successivi la sonda Mars Global Suveyor riprese la stessa
regione con maggior risoluzione, dimostrando come si trattasse di una collina si sabbia
modellata dal vento che spesso soffia violento durante i cambi di stagiuone (foto in alto
a destra).
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Marte dallo spazio. Marte è ora un deserto freddo, ma si ritiene che 4 miliardi di anni fa fosse presente in grande quantità l'acqua le cui tracce si cerca di trovarne sulla sua superficie nella foto a lato catturata dal telescopio spaziale Hubble. E' ben visibile la calotta polare meridionale (nell'immagine è a nord perchè le ottiche del telescopio ribaltano le immagini) e delle regioni scure su un fondo arancione sulla superficie del pianeta; si intravedono anche diffuse bande nebbiose. Le zone superficiali di color arancione sono distese ricoperte da una coltre più o meno spessa di polveri, quelle scure sono zone dove la sabbia è meno presente, e in cui affiorano le rocce sottostanti. Il ciclo di formazione delle calotte è analogo a quello terrestre, con l'unica differenza che sui poli terrestri congela l'acqua marina, mentre su Marte congela l'atmosfera che è formata in gran parte da anidride carbonica. Pertanto le calotte polari marziane sono costituite da anidride carbonica condensata. Da notare che mentre in una calotta avviene il processo di condensazione l'altra sublima perchè si trova nella sua stagione calda: si instaura così uno scambio di gas fra i poli opposti del pianeta. |