I PIANETI "TERRESTRI". VENERE, LA TERRA E MARTE.

Sergio Ortolani
Dipartimento di Astronomia, Universita' di Padova

I pianeti del sistema solare si sono formati, quasi contemporanemente al sole, dalla contrazione di una massiccia nube interstellare di polveri e gas. Durante la contrazione gravitazionale densita' e temperatura crescono rapidamente al centro dove si forma la protostella (nel nostro caso il proto-Sole), mentre il gas restante si appitattisce in un disco rotante che, dopo iniziale riscaldamento dovuto alla contrazione, si raffredda per irraggiamento e da' luogo alla condensazione di particelle solide. Queste, a loro volta, tramite complessi meccanismi di interazione, si aggregano per dar luogo a corpi della dimensione di pianeti.

La struttura originaria del disco pre-planetario ha determinato anche la dimensione e distribuzione dei pianeti del sistema solare col risultato che si e' formato un gruppo di piccoli pianeti (i pianeti terrestri) in prossimita' del Sole (entro 300 milioni di chilometri circa), ed un altro, nettamente distinto, di pianeti di grande dimensioni, di bassa densita', a distanze maggiori (pianeti gioviani). I pianeti terrestri, Venere e Marte in particolare, costituiscono una classe definita di pianeti di limitata importanza nell'ambito dell'evoluzione del sistema solare nel suo complesso, ma di grande importanza per una certa somiglianza alla Terra e per la possibilita', almeno teorica, che in qualche epoca possano aver avuto condizioni ambientali compatibili con la presenza di vita.

Venere e' stato considerato fin dall'antichita' il pianeta gemello della Terra. E' un po' piu' vicino al Sole rispetto alla Terra (105 milioni di chilometri contro 150 milioni della Terra) e la sua massa e' poco inferiore alla Terra (circa l' 80 % della Terra). Le osservazioni ci mostrano tuttavia quanto i due pianeti siano differenti nei dettagli. Venere e' ricoperta da uno strato impenetrabile di nubi di acido solforico concentrato, mentre l'atmosfera, costituita in gran parte da anidride carbonica, ha una pressione al suolo circa 60 volte maggiore di quella terrestre. La temperatura si aggira attorno ai 500 gradi centigradi. Le immagini delle sonde sovietiche Venera 13 e 14, che si sono posate dolcemente sulla superficie del pianeta sono le uniche immagini ottiche che abbiamo scattate al di sotto della coltre di nubi. Il panorama e' quello di una desolata distesa di rocce, probabilmente di origine vulcanica. Immagini molto belle sono state ottenute tramite il radar installato a bordo della sonda americana Magellan che ruotando attorno a Venere ne ha esplorato in dettaglio la superficie. Il risultato piu' importante e' che su Venere c'e' attivita' vulcanica, probabilmente responsabile dell'elevato contenuto di anidride carbonica dell'atmosfera, ma non c'e' traccia dello spostamento e divisione delle zolle continentali che caratterizza il pianeta Terra, come se la crosta di Venere fosse piu' rigida o la convezione del mantello sottostante fosse meno efficiente.

Certamente su Venere non ci sono state le condizioni, che abbiamo avuto sulla terra, per fissare l'anidride carbonica delle emissioni vulcaniche nelle rocce superficiali. Il catalizzatore sulla terra, per fissare l'anidride carbonica atmosferica, e' stato ed e' anche oggi la presenza di acqua in superficie. La massiccia presenza di questa anidride carbonica su Venere ha scatenato un forte effetto serra, responsabile dell'alta temperatura.

Si ritiene che la riserva globale di anidride carbonica sulla terra sia paragonabile a quella di Venere, ma quasi tutta fissata nelle rocce. Il risultato e' che l'effetto serra sulla terra e' limitato a circa trenta gradi.

Marte e' invece molto piu' piccolo della terra (con un raggio che e' circa la meta' di quello terrestre) e piu' freddo. E' avvolto da una tenue atmosfera di anidride carbonica con densita' al suolo di meno di un centesimo di quella terrestre, mentre la temperatura, in media, e' circa 50 gradi sotto zero. Le fotografie delle sonde mostrano un aspetto simile ai nostri deserti rocciosi, con pietre e sabbia di colore rosso. Vulcani giganteschi alti decine di chilometri si ergono dalle pianure, mentre profondi "canyons" mostrano segni di scorrimento di una grande quantita' d'acqua risalente a centinaia di milioni di anni fa, testimonianza di condizioni climatiche del passato molto diverse da quelle attuali. Le immagini delle sonde ci presentano anche testimonianza di letti di enormi fiumi oggi asciutti ma che un tempo dovevano aver avuto una notevole portata, in alcuni casi paragonabile a quella del Rio delle Amazzoni. Uno dei piu' appariscenti e' chiamato "Nirgal Vallis" e si estende per un migliaio di chilometri. E' interessante notare che questo fiume asciutto sembra aver origine da materiale proveniente dal sottosuolo in un altopiano. E' evidente la differenza rispetto alla terra dove i fiumi hanno origine da catene montuose dove si concentrano le precipitazioni e accumuni di neve e ghiaccio. L'altra differenza importante e' che le valli fluviali terrestri hanno un tipico profilo a "V" dove il fiume continua a scavare nella parte centrale, mentre i letti dei fiumi di Marte hanno un profilo ad "U", largo alla base, che assomiglia di piu' alle nostre valli glaciali scavate dai ghiacciai invece che dai fiumi.

Le due sonde americane che da circa un anno esplorano Marte (Mars Odissey e Mars Global Surveyor) hanno confermato l'esistenza di acqua, o meglio di ghiaccio, al di sotto del suolo marziano, presente in notevole quantita'. E' quindi verosimile che in qualche epoca del passato, magari con andamento ciclico, si siano verificati su Marte brevi episodi caratterizzati da un clima piu' mite e piu' umido di quello odierno e con atmosfera piu' densa, sufficiente per permettere l'esistenza di acqua allo stato liquido in superficie. Questi episodi, che restano al momento senza un'ovvia interpretazione (variazioni orbitali o vulcanismo), devono essere terminati attorno a 300-400 milioni di anni fa, come testimoniato dai conteggi di crateri sul fondo di regioni che mostrano antichi segni di scorrimento d'acqua.

Gli stessi siti dove si sono posate le sonde due Viking e il Pathfinder, che da lontano mostrano evidenti segni di scorrimento d'acqua, da vicino appaiono invece del tutto desertici, senza alcun segno di movimenti superficiali se non dovuti al vento. Questo testimonia che l'acqua e' scomparsa in un tempo remoto.

Non possiamo certo concludere se questi brevi periodi abbiano permesso lo sviluppo della vita. Il ritrovamento di meteoriti sulla terra, di possibile origine marziana, contenenti sospetti microfossili, apre interessanti prospettive e interrogativi. Se la scoperta venisse confermata dovremmo concludere che la formazione della vita e' stato un processo diffuso in un'epoca lontana, poco dopo la formazione del sistema solare. Al momento pare che solo sulla Terra ci siano state prolungate condizioni di stabilita' necessarie ad un proprompente sviluppo della vita.

In questo panorama desolato dei pianeti che ci circondano non ci si puo' non porci il problema della posizione privilegiata della Terra che ha permesso al nostro pianeta di evolvere in modo nettamente diverso anche rispetto ai pianeti piu' prossimi. Se ne deduce che la probabilita' di esistenza di un altro pianeta climaticamente simile alla Terra e' relativamente bassa. Anche se c'e' da aspettarci che tra i miliardi di stelle della notra Galassia ci siano molti pianeti simili alla Terra, tuttavia e' statisticamente probabile che questi si trovino a distanze enormi l'uno dall'altro. Per studiare pianeti extrasolari di tipo terrestre e' necessario avere a disposizioni strumenti molto piu' sofisticati di quelli oggi in funzione. Si puo' dimostrare che il diametro minimo di un telescopio in grado di ottenere non solo immagini dirette, ma anche lo spettro di un pianeta terrestre attorno ad una stella (pur in prossimita' del Sole), e' attorno a 100 metri. E' per questo che e' in fase di progettazione avanzata all'European Southern Observatory, sotto la direzione di un italiano, Roberto Gilmozzi, un telescopio di 100 metri di diametro, denominato OWL, che potrebbe essere realizzato nella prossima decade.

REFERENZE:

Kasting, Toon, Pollack, L'evoluzione del clima sui pianeti terrestri, Le Scienze, n. 236, aprile 1988.

Saunders, La superficie di Venere, Le Scienze, n. 270, febbraio 1991. (questi due articoli sono reperibili anche nella collana "I quaderni di Le Scienze: Il sistema solare", n. 111, dicembre 1999)

"Sky and Telescope": Mars's abundant "White Gold", settembre 2002, vol. 104, n. 3, p. 22.