I pianeti Terra e Marte hanno poche cose in comune. Entrambi i pianeti hanno all'incirca la stessa quantità di superficie terrestre, calotte polari sostenute, ed entrambi hanno un'inclinazione simile nei loro assi di rotazione, offrendo a ciascuno di essi una forte variabilità stagionale. Inoltre, entrambi i pianeti presentano forti prove di aver subito cambiamenti climatici in passato. Nel caso di Marte, questa evidenza indica che un tempo aveva un'atmosfera vitale e acqua liquida sulla sua superficie.

Allo stesso tempo, i nostri due pianeti sono davvero molto diversi, e in una serie di modi molto importanti. Uno di questi è il fatto che la gravità su Marte è solo una frazione di quella che è qui sulla Terra. Comprendere l'effetto che questo avrà probabilmente sugli esseri umani è di estrema importanza quando arriva il momento di inviare missioni con equipaggio su Marte, per non parlare dei potenziali coloni.

Marte rispetto alla Terra:

Le differenze tra Marte e la Terra sono tutte cruciali per l'esistenza della vita come la conosciamo. Ad esempio, la pressione atmosferica su Marte è una piccola frazione di quella che c'è qui sulla Terra, con una media di 7,5 millibar su Marte a poco più di 1000 qui sulla Terra. Anche la temperatura superficiale media è più bassa su Marte, classificandosi a un gelido -63 °C rispetto ai miti 14 °C della Terra.

E mentre la durata di un giorno marziano è più o meno la stessa di qui sulla Terra (24 ore 37 minuti), la durata di un anno marziano è significativamente più lunga (687 giorni). In cima a quello, la gravità sulla superficie di Marte è molto più bassa di quella che è qui sulla Terra - 62% inferiore per essere precisi. A soli 0,376 dello standard terrestre (o 0,376 g), una persona che pesa 100 kg sulla Terra peserebbe solo 38 kg su Marte.

Questa differenza di gravità superficiale è dovuta a una serie di fattori:massa, densità, e il raggio è il primo. Anche se Marte ha quasi la stessa superficie terrestre della Terra, ha solo la metà del diametro e una densità inferiore rispetto alla Terra, possedendo circa il 15% del volume terrestre e l'11% della sua massa.

Calcolo della gravità marziana:

Gli scienziati hanno calcolato la gravità di Marte sulla base della teoria della gravitazione universale di Newton, che afferma che la forza gravitazionale esercitata da un oggetto è proporzionale alla sua massa. Quando applicato a un corpo sferico come un pianeta con una data massa, la gravità superficiale sarà approssimativamente inversamente proporzionale al quadrato del suo raggio. Quando applicato a un corpo sferico con una data densità media, sarà approssimativamente proporzionale al suo raggio.

Queste proporzionalità possono essere espresse dalla formula g =m/r ² , dove g è la gravità superficiale di Marte (espressa come multiplo di quella terrestre, che è 9,8 m/s²), m è la sua massa – espressa come multiplo della massa terrestre (5.976·10 ²⁴ kg) – e r il suo raggio, espresso come multiplo del raggio (medio) terrestre (6, 371 chilometri).

Ad esempio, Marte ha una massa di 6.4171 x 10 ²³ kg, che è 0,107 volte la massa della Terra. Ha anche un raggio medio di 3, 389,5 chilometri, che corrisponde a 0,532 raggi terrestri. La gravità superficiale di Marte può quindi essere espressa matematicamente come:0,107/0,532², da cui otteniamo il valore di 0,376. Basandosi sulla gravità superficiale della Terra, questo si traduce in un'accelerazione di 3,711 metri al secondo quadrato.

Implicazioni:

Attualmente, non si sa quali effetti avrà sul corpo umano l'esposizione a lungo termine a questa quantità di gravità. Però, la ricerca in corso sugli effetti della microgravità sugli astronauti ha dimostrato che ha un effetto dannoso sulla salute, che include la perdita di massa muscolare, densità ossea, funzione degli organi, e anche la vista.

Comprendere la gravità di Marte e il suo effetto sugli esseri terrestri è un primo passo importante se vogliamo inviare astronauti, esploratori, e anche i coloni lì un giorno. Fondamentalmente, gli effetti dell'esposizione a lungo termine alla gravità che è poco più di un terzo della normale Terra saranno un aspetto chiave di qualsiasi piano per le prossime missioni con equipaggio o sforzi di colonizzazione.

Per esempio, progetti di crowdsourcing come Mars One tengono conto della probabilità di deterioramento muscolare e osteoporosi per i loro partecipanti. Citando un recente studio sugli astronauti della Stazione Spaziale Internazionale (ISS), riconoscono che le durate delle missioni che vanno da 4-6 mesi mostrano una perdita massima del 30% di prestazioni muscolari e una perdita massima del 15% di massa muscolare.

La loro missione proposta richiede molti mesi nello spazio per arrivare su Marte, e per coloro che si offrono volontari per trascorrere il resto della loro vita vivendo sulla superficie marziana. Naturalmente, affermano inoltre che i loro astronauti saranno "ben preparati con un programma di contromisure scientificamente valido che li manterrà in salute, non solo per la missione su Marte, ma anche quando si adattano alla vita sotto gravità sulla superficie di Marte." Resta da vedere quali siano queste misure.

Imparare di più sulla gravità marziana e su come si comportano gli organismi terrestri sotto di essa potrebbe essere un vantaggio per l'esplorazione dello spazio e le missioni anche su altri pianeti. E poiché più informazioni vengono prodotte dalle numerose missioni di lander e orbiter robotici su Marte, così come le missioni con equipaggio pianificate, possiamo aspettarci di avere un'immagine più chiara di com'è la gravità marziana da vicino.

Mentre ci avviciniamo alla missione con equipaggio proposta dalla NASA su Marte, che è attualmente previsto per il 2030, possiamo certamente aspettarci che saranno compiuti ulteriori sforzi di ricerca.