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Marte ha affascinato gli osservatori per secoli, dai primi avvistamenti ad occhio nudo fino ai primi scorci telescopici nel XVII secolo. Mentre i primi telescopi offrivano solo visioni rudimentali, astronomi come Huygens e Cassini risolsero gradualmente più dettagli della superficie. Alla fine del 1800, l’astronomo italiano Giovanni Schiaparelli riferì di aver osservato estesi “canali” diritti su Marte – in seguito tradotti erroneamente come “canali” in inglese – che scatenò speculazioni sulla vita intelligente e sull’acqua corrente. Le successive osservazioni con aperture più grandi, tuttavia, non riuscirono a confermare queste caratteristiche e l'idea dei canali d'acqua superficiali fu in gran parte abbandonata verso la metà del XX secolo.
Questa percezione è cambiata radicalmente quando la navicella spaziale Mariner9 della NASA ha orbitato attorno a Marte nel 1971, rivelando reti di valli e formazioni geologiche che ricordano da vicino le valli fluviali e i sistemi di canyon della Terra. Le immagini di Mariner9 hanno fornito la prima prova concreta che Marte un tempo ospitava un clima più complesso e più umido di quanto suggerisca l'attuale ambiente polveroso.
Poiché Marte è privo di tettonica a placche, la sua superficie conserva una documentazione quasi completa dell’antico ambiente del pianeta, offrendo una finestra unica sul suo clima primordiale. La prima era riconosciuta – il periodo noachico, che abbraccia circa 4,0-3,5 miliardi di anni fa – presenta estese reti di valli che quasi certamente si formarono sotto il flusso di acqua liquida. Questa prova, combinata con altri indicatori geologici, indica che Marte un tempo manteneva un'atmosfera capace di sostenere acqua liquida.
Resta il dibattito sull’esatta natura di questo clima iniziale. Alcuni ricercatori sostengono che Marte fosse un mondo freddo con acqua equatoriale limitata, mentre altri propongono un ambiente più caldo e umido che potrebbe aver sostenuto un oceano nell’emisfero settentrionale. Gli studi in corso continuano a perfezionare questi modelli.
[Immagine in primo piano di ESO/M. Kornmesser/N. Risinger (skysurvey.org) tramite Wikimedia Commons | Ritagliato, ridimensionato e specchiato | CC BY 4.0]
Un evento fondamentale che ha messo Marte sulla sua traiettoria verso il mondo arido che è oggi è stato il raffreddamento del suo nucleo metallico, che ha spento la sua magnetosfera. Le dimensioni relativamente piccole e la distanza dal Sole di Marte significavano che non poteva sostenere la convezione centrale necessaria per generare un campo magnetico planetario.
Secondo uno studio del 2021 pubblicato su Science Advances , questa perdita si verificò all'inizio del periodo noachiano, ma il suo pieno impatto si dispiegò nel corso di miliardi di anni. Una magnetosfera protegge l’atmosfera di un pianeta dall’erosione del vento solare, così come il campo terrestre ci protegge dai brillamenti solari. Senza di esso, l'involucro di anidride carbonica di Marte sarebbe stato spogliato nello spazio o sequestrato come minerali carbonatici superficiali.
La perdita atmosferica ha causato un graduale calo della pressione e della temperatura superficiale. Quando le temperature diminuirono, l'acqua superficiale si congelò; senza la pressione atmosferica, l'eventuale acqua liquida rimanente sarebbe bollita o sublimata. Questi processi persistono ancora oggi, con Marte che perde fino a 3 kg di massa atmosferica al secondo.
La successiva epoca esperiana è caratterizzata da un'intensificata attività vulcanica e da una riduzione degli impatti di meteoriti. Il vulcanismo ricopriva circa il 30% della superficie, mentre l'anidride solforosa emessa acidificava le restanti acque superficiali.
Nonostante il clima più freddo, rimangono prove di corsi d'acqua. Gran parte dell'acqua del pianeta era immagazzinata nel sottosuolo sotto un'enorme pressione, ma rilasci episodici hanno prodotto deflussi catastrofici, stimati in oltre 1.000 volte il volume del fiume Mississippi, che hanno scavato canali profondi.
Resta controverso se queste inondazioni abbiano generato un oceano esperiano transitorio che in seguito si congelò. Alcuni scienziati sostengono che i deflussi avrebbero potuto formare un oceano di breve durata, mentre altri sostengono che il volume fosse insufficiente per riempire un bacino globale. Un articolo del 2022 nel Journal of Geophysical Research:Planets ha suggerito un'attività simile a uno tsunami in un oceano di questo tipo, sebbene questa ipotesi sia ancora dibattuta.
Oggi Marte risiede nel periodo amazzonico, un’era geologicamente quiescente che dura quasi 3 miliardi di anni. Il clima è dominato da marcati sbalzi di temperatura tra estate e inverno, che determinano tre cicli stagionali.
Il ciclo dell’anidride carbonica governa la sublimazione e la deposizione del ghiaccio di CO₂ sulle calotte polari, mentre il ciclo della polvere modula le temperature globali sia assorbendo la radiazione solare diurna che irradiando calore durante la notte. I venti carichi di polvere agitano ulteriormente le particelle sospese nell'aria, amplificando gli effetti del ciclo della polvere.
In termini di esplorazione futura, il ciclo dell’acqua rimane fondamentale. Sebbene Marte sia arido, ospita una notevole quantità di ghiaccio, principalmente nel sottosuolo e al polo nord. Se questo ghiaccio si sciogliesse in modo uniforme, potrebbe formare un oceano profondo da 300 a 5.000 piedi, potenzialmente in grado di sostenere un'attività umana prolungata.
