MARTE : IL CRATERE HADLEY in Terra Cimmeria . by Andreotti Roberto - INSA.

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Aggiornato il 10/08/2020

IL CRATERE HADLEY

Hadley è un cratere da impatto nel quadrilatero Aeolis di Marte , situato a 19,5° di latitudine Sud e 203,1° di longitudine Ovest, ed è all'interno della Terra Cimmeria .
Ha un diametro di 119,0 km.
Prende il nome dal meteorologo ed avvocato britannico George Hadley, ed il nome è stato approvato nel 1973.

la sonda ESA Mars Express ha osservato il cratere Hadley largo 120 km, fornendo una visione allettante della crosta marziana.
Le immagini mostrano molteplici impatti successivi all'interno della parete del cratere principale, raggiungendo profondità fino a 2600 m sotto la superficie circostante.

Questa regione ripresa il 9 aprile 2012 dalla telecamera stereo ad alta risoluzione su Mars Express mostra il cratere che si trova a ovest di Al-Qahira Vallis nella zona di transizione tra i vecchi altopiani meridionali e le pianure settentrionali più giovani.

Le immagini mostrano che il cratere Hadley è stato colpito più volte da grandi asteroidi e / o comete dopo la sua formazione iniziale e il successivo riempimento con lava e sedimenti.
Alcuni di questi impatti successivi sono stati anche parzialmente sepolti, con sottili accenni di un certo numero di bordi del cratere a ovest (in alto) e creste rugose a nord (lato destro) del fondo del cratere principale come mostrato nella prima immagine al parte superiore della pagina.

Anche in questo caso, nella prima immagine (parte superiore della pagina), il lato meridionale (sinistro), il cratere appare meno profondo del lato opposto. Questa differenza può essere spiegata da un processo di erosione noto come spreco di massa. È qui che il materiale di superficie si muove lungo un pendio sotto la forza di gravità.

Lo spreco di massa può essere inizialmente avviato da una serie di processi tra cui terremoti, erosione alla base del pendio, ghiaccio che spacca le rocce o acqua introdotta nel materiale del pendio.In questo caso non vi è alcuna chiara indicazione di quale processo lo abbia causato o quali tempi potrebbe essersi verificato.

Di particolare interesse per gli scienziati che studiano la geologia di Marte sono gli ejecta dei crateri più piccoli all'interno di Hadley. Due di loro, uno a ovest (in alto) e quello più profondo al centro della prima immagine, mostrano prove di volatili, forse ghiaccio d'acqua sotto la superficie.

( La fotocamera THEMIS VIS contiene 5 filtri. I dati di diversi filtri possono essere combinati in più modi per creare un'immagine a falsi colori. Queste immagini a falsi colori possono rivelare sottili variazioni della superficie non facilmente identificabili in un'immagine a banda singola. L'immagine a falsi colori di oggi mostra un cratere all'interno di un cratere sul pavimento del cratere Hadley. Numero orbita: 7248 Latitudine: -19,787 Longitudine: 157,116 Strumento: VIS Catturato: 03/08/2003 04:24 ).

Con l'impatto che forma i crateri, questo ghiaccio si mescolerebbe con i materiali circostanti per formare una sorta di "fango", che si diffonderebbe poi sulla superficie come espulsione.

Gli scienziati ritengono che questi volatili che sono stati scavati dagli impatti, possano indicare la presenza di ghiaccio a una profondità di circa centinaia di metri, essendo questa la differenza di profondità tra la superficie e le profondità dei due crateri.

Questa visione profonda della crosta marziana all'interno delle pareti del cratere Hadley fornisce agli scienziati una panoramica della storia di Marte. Una storia su cui rover come quelli attualmente sul Pianeta Rosso e altri che seguiranno continuerà senza dubbio a indagare.

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Dune:

( Nella foto sopra si vedono delle zone con la presenza di dune ).

C'è un esteso campo di dune che sono presenti sul fondo del cratere e possono essere viste nelle immagini qui sotto.

( La disposizione delle dune è compatibile con gli studi fatti da Nahum Mendez sui campi presenti nelle pianure glaciali presso il polo nord ).
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A cura di Andreotti Roberto.

MARTE : NOCTIS LABYRINTHUS un enorme sistema di faglie nel centro di Tharsis, by INSA-MARTE.

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Aggiornato il 03/08/2020

NOCTIS LABYRINTUS
Il labirinto della notte


Noctis Labyrinthus ( latino : labirinto della notte ) è una regione di Marte tra Valles Marineris e l'altopiano di Tharsis . Si trova nel quadrilatero del Phoenicis Lacus .
Noctis Labyrinthus è centrato a circa 6,5° sud e 260° est.

( Mappa altimetrica nei riquadri le riprese HiRISE delle foto qua sotto ).

( Il sole illumina la scena da nord-ovest, in alto a destra nell'immagine in alto. L'immagine a colori è stata derivata dai tre canali di colore HRSC e dal canale nadir ).

( Elaborazioni prospettiche ).

Introduzione:
La regione è famosa per il suo sistema a labirinto di valli profonde e con pareti scoscese.

Le valli e i canyon di questa regione sono formati da faglie e molti mostrano caratteristiche classiche dei grabens , con la superficie piana dell'altopiano conservata sul fondovalle.

In alcuni punti i fondovalle sono più ruvidi, disturbati da frane , e ci sono luoghi in cui la terra sembra essere affondata in formazioni simili a fosse.

Si ritiene che questo sistema di faglie sia stato innescato dall'attività vulcanica nella regione di Tharsis. La ricerca descritta nel dicembre 2009 ha rilevato una varietà di minerali, tra cui argille, solfati e silici idratati, in alcuni strati.

Geologia:
La zona di frattura di Noctis Labyrinthus è centrata nel cuore di Tharsis, dividendo in pezzi un altopiano di epoca esperiana-noachiana che si ritiene sia di composizione basaltica .
Le valli di Noctis Labyrinthus si sono fratturate in tre tendenze distinte (NNE / SSW - ENE / WSW - WNW / ESE) in un modello interconnesso.
La formazione della zona di frattura è stata datata al tardo Esperiano in base alla conta del numero di crateri presenti, ed in concomitanza con la formazione delle pianure laviche dell'adiacente provincia della Siria Planum.
Alcuni ricercatori hanno modellato la formazione di tali chasmata su Marte sulla propagazione di semplici graben. Man mano che il corpo di magma sottostante si scarica, la pressione della camera diminuisce e inizia a sgonfiarsi. Si forma una catena di depressioni simili a crateri , in cui l'entità del collasso è dettata dalla profondità del corpo magmatico. Si stima che Noctis Labyrinthus abbia subito crolli dal drenaggio delle camere magmatiche fino a 5 km sotto i pavimenti delle chasmata.
Nelle chasmata di Noctis Labyrinthus, queste zone di collasso della catena del cratere di fossa si propagano direzionalmente con una punta a forma di V e possono essere usate come indicatore della direzione in cui il magma si ritira dalla sua camera sottostante. Queste morfologie con punta a V si trova generalmente che si propaghino lontano dal centro di Tharsis.

Altri autori hanno proposto un'origine alternativa per Noctis Labyrinthus, collegando la sua formazione alle Valles Marineris e paragonando la sua formazione iniziale all'espansione e al collasso di una fitta rete di tubi di lava.
Alcuni autori hanno anche proposto che le chasmata di Noctis Labyrinthus possano essersi formate a causa di faglie estese in rocce indebolite composte da flussi di tufo e lava intrecciati, noti per produrre catene di cratere di pozzi parallele al graben.

Le pareti delle valli di Noctis Labyrinthus sono state notevolmente ampliate da crolli che hanno scavato i fondovalle con detriti che assumono la forma di fanghi e massi. Alcuni autori hanno attribuito il crollo costante delle pareti della valle a uno scorrimento legato al ciclismo termico , che potrebbe causare il ripetuto congelamento e scongelamento del ghiaccio.
A causa della sua posizione al centro del sollevamento di Tharsis, lo scioglimento associato a questo scorrimento potrebbe essere stato facilitato da un aumento del flusso di calore verso quest'area durante i periodi di maggiore attività magmatica.

Mineralogia:
Una depressione senza nome vicino all'estremità meridionale del sistema di Noctis Labyrinthus, vicino alla divisione di Syria Planum e Sinai Planum e all'estremità occidentale delle Valles Marineris, è stata trovata come una delle aree più mineralogicamente diverse finora osservate sul pianeta. Questi depositi, risalenti alla fine dell'espero, post-datano la maggior parte dei depositi marziani di minerali idrati. Sulla base delle immagini spettrali CRISM , gli autori che studiano questa depressione hanno identificato interpretativamente la presenza di:

1) - minerali ricchi di ferro come ematite e goethite .
2) - Solfati di ferro polidratati ( copiapite e coquimbite ), solfati di ferro monoidrati ( szomolnokite e possibilmente kieserite ), solfati di ferro idrossilati ( melanterite e idrosum jarosite ), e possibilmente solfati di ferro anidro ( mikasaite ).
3) - fillosilicati di alluminio ( caoliniti come halloysite / endeillite idratati, o forse una combinazione di caolinite e montmorillonite ).
4) - smectiti di ferro ( nontronite ).
5) - silice opalina (opale-A all'opale-CT diageneticamente modificato), trovata comparabile nella firma spettrale ad alcuni lapilli di vetro vulcanico islandese.

Dei minerali di solfato di ferro idratati osservati nel bacino, alcuni di essi, come il ferricopiapite, non sono stabili nelle moderne condizioni marziane. Tuttavia, i ricercatori hanno suggerito che sembrano coesistere perché i diversi depositi potrebbero essere stati esposti all'atmosfera aperta in momenti diversi e alcuni di questi minerali si disidratano completamente nelle condizioni marziane solo nel corso di molti anni.
Inoltre, i depositi di silice opalina osservati all'interno di questa depressione hanno spettri che possono occasionalmente suggerire interazioni con il minerale di ferro solfato jarosite e la montmorillonite fillosilicato minerale. Quest'ultimo materiale viene interpretato come tale da un'insolita forma di doppietto risolta nei suoi spettri.

I minerali in questo bacino si sono probabilmente formati a seguito di un'alterazione idrotermica inizialmente acida del terreno basaltico, con la dissoluzione di plagioclasio e pirosseni ricchi di calcio che aumentano costantemente il pH e provocano la precipitazione degli altri minerali. In questo bacino in particolare, gli strati di smectite solfato si sovrappongono ad argille di fillosilicato di alluminio, e depositi di silice opalina.
L'ordine di questa stratificazione è unico per la depressione senza nome ed è tipicamente invertito nella maggior parte dei contesti marziani, con gli smectiti che formano lo strato inferiore di età noachiana. Alcuni ricercatori hanno contrapposto che, piuttosto che un evento deposizionale invertito sequenzialmente, questo bacino si è formato in un singolo evento altamente eterogeneo. Questo non è necessariamente indicativo di un fenomeno di alterazione globale, ma molto probabilmente è legato a una fonte di calore localizzata come un vulcano o un cratere da impatto.
I pirosseni ricchi di calcio sono stati spettralmente osservati altrove nella parte settentrionale della zona di frattura di Noctis Labyrinthus.

Nebbia:

( In questa immagine della sonda NASA - Viking 1 , i canyon di Noctis Labyrinthus sono pieni di nebbia d'acqua ghiacciata fatta sublimare dal sole del primo mattino ).

Galleria fotografica:

( Foto by HiRISE ).
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A cura di INSA-MARTE.

UNA CASA SU MARTE, Cupole geodetiche e calcestruzzo marziano. by Giovanni Donati - INSA.

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Aggiornato il 14/07/2020

CASE SU MARTE

La prima idea per una Casa su Marte è stata fornita dal gruppo di architetti BIG (Bjarke Ingels Group) per gli Emirati Arabi, nel quale un loro partner, Jakob Lange, ha spiegato alla CNN come lui e il suo team abbia pianificato di affrontare le avversità del pianeta.
In effetti, la volontà da parte dell’uomo di raggiungere Marte non è una cosa nuova se si pensa alle innumerevoli sonde mandate a studiare il pianeta rosso.

Come costruirla:
Per rispondere a questa domanda bisogna dapprima prendere in considerazione tutte quelle che sono le caratteristiche ambientali, atmosferiche e di vita presenti su Marte.
Infatti, ai fini di una buona architettura che risponda alle esigenze dell’uomo, bisogna considerare che il pianeta rosso possiede un’atmosfera sottile, il che significa che i liquidi evaporano rapidamente in gas e l’assenza di un campo magnetico globale rende il pianeta meno protetto dalle radiazioni solari.

Le temperature sono ben diverse dalle nostre. Marte è un pianeta freddo, in media, con una temperatura di circa -63°C, inoltre, nonostante il freddo, il sangue di un essere umano potrebbe bollire, non essendoci nessuna protezione.
Insomma, le premesse non sono un granchè!
Questi aspetti legati alle scienze della terra del pianeta rosso dipendono fortemente dallo studio della sua storia geologica, quindi dalle sue evoluzioni.

Progetto:
L’elemento principale della città marziana sarà il biodoma, ossia una cupola geodetica, la quale, per mantenere una temperatura confortevole e una adeguata qualità dell’aria, è posta sotto pressione e ricoperta da una membrana di polietilene trasparente mentre l’ossigeno verrà ricavato tramite l’applicazione di elettricità al ghiaccio sotterraneo che lo porterebbe all’evaporazione e tramite elettrolisi alla sua scomposizione in idrogeno ed ossigeno.

All’interno del biodoma gli edifici verrebbero stampati in 3D, sfruttando il suolo marziano, con uno sviluppo degli stessi sottoterra per proteggere le persone da eventuali radiazioni, insomma vivremo in case semi-interrate e con un tetto spesso.
L’aggregazione dei vari biodomi, dovuta alla progressiva crescita demografica, andrà a generare le città, con forme di anelli o a toro.

Alcuni vantaggi:
Ma le caratteristiche di Marte offrono anche alcuni vantaggi, ad esempio, come detto dallo stesso Lange: “Poiché l’atmosfera su Marte è molto scarsa, il trasferimento di calore sarà molto basso, il che significa che l’aria all’interno delle cupole non si raffredderà più velocemente di quanto non farebbe sulla Terra”.

Inoltre, è possibile sperimentare forme nuove per l’architettura, dal momento che: “C’è circa un terzo di gravità, il che significa che puoi improvvisamente creare colonne che sono più sottili e hanno lunghezze di strutture maggiori.
Crea quasi come un set di regole completamente nuovo che devi seguire quando progetti l’architettura nello spazio.” Queste nuove forme porterebbero alla genesi di una architettura completamente marziana con nuovi skyline. Per adesso però, il progetto è stato applicato qui sulla Terra, nel deserto degli Emirati Arabi, sulla quale le necessità tecniche, di cui abbiamo parlato sopra, diminuiscono.
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Calcestruzzo marziano:
Abbiamo già parlato di come la NASA stia realmente ipotizzando di mandare i primi uomini su Marte per colonizzare il pianeta rosso.
Ma una volta arrivato sul pianeta, l’uomo avrà bisogno in qualche maniera di costruire edifici di qualità in cui vivere e lavorare; quindi c’è bisogno di un materiale di qualità ma al tempo stesso facilmente producibile, che sia costituito però da tutte quelle risorse che solo Marte stessa può fornire. Visto che il materiale più usato nell’edilizia mondiale è il calcestruzzo, perché non crearne una versione “marziana”?
E’ questo quello che si sono chiesti i ricercatori della Northwestern University, ideando il primo calcestruzzo composto da materie prime disponibili solo su Marte.

L’aspetto più importante di questo calcestruzzo è la possibilità di essere formato senza l’aggiunta di acqua che, anche se è stata ufficialmente scoperta nei mesi scorsi, rappresenterà una risorsa fondamentale per il sostentamento degli uomini sul pianeta.
Se quindi l’acqua non può essere utilizzata, il materiale principale del calcestruzzo è lo zolfo.
L’idea chiave è di riscaldare lo zolfo a 240°C, temperatura in cui passa allo stato liquido, di miscelarlo con il terreno di Marte, che funge quindi da legante, e di lasciar raffreddare il tutto; solidificando, lo zolfo si lega alle particelle di terreno, formando quindi il calcestruzzo marziano.

In realtà non è tutto così semplice, infatti già negli anni passati lo zolfo è stato testato come elemento principale del calcestruzzo, ma i risultati non sono stati affatto soddisfacenti. I problemi principali sono due: lo zolfo, solidificando, cambia forma allotropica, passando da zolfo monoclino a zolfo ortorombico, stabile alle basse temperature, e questo non è di certo un bene; un po’ come se scaldando la mina di una matita (grafite) improvvisamente essa si trasformasse in un diamante. In secondo luogo lo zolfo durante il processo si restringe, e restringendosi crea delle cavità e induce sollecitazioni che indeboliscono gravemente il materiale.

Per ovviare a questi problemi, i ricercatori della Northwestern University hanno eseguito vari test in cui simulavano il possibile terreno presente su Marte, composto principalmente da silice, ossido di alluminio, ossido di ferro e biossido di titano, variando costantemente le dimensioni delle particelle di terreno da inserire all’interno del composto. I ricercatori dopo aver aver mescolato l’aggregato con diverse percentuali di zolfo fuso e aver lasciato raffreddare i campioni in blocchi, hanno misurato le proprietà fisiche del materiale risultante, come la resistenza e la rottura compressione, oltre ad analizzare chimicamente il mix e simulare il suo comportamento in opera.

I risultati ottenuti sono stati interessanti; infatti risulta che usando particelle di aggregato più piccole è possibile ridurre la formazione di vuoti, il che aumenta in modo significativo la resistenza del materiale. Si è arrivati a definire che il miglior mix per la produzione del calcestruzzo su Marte è del 50% di zolfo e 50% di suolo marziano con dimensione massima delle particelle di 1mm.
Il calcestruzzo che si ottiene è molto resistente; facendo un paragone con quello standard usato per gli edifici di tutto il mondo, che deve avere una resistenza a compressione di circa 20MPa, il calcestruzzo marziano riesce a sopportare carichi anche superiori ai 50MPa.

Oltre alla resistenza, c’è un altro grande vantaggio: il calcestruzzo marziano può essere riciclato. Essendo infatti formato da un solo elemento principale, il calcestruzzo può essere riscaldato fino a far sciogliere lo zolfo in esso contenuto per poter poi riutilizzarlo varie volte solamente raffreddandolo di nuovo. Inoltre ha una presa molto rapida, è facile da gestire e da ottenere ed ha prezzi di produzione relativamente bassi, essendo l’elemento principale facilmente ricavabile sulla Terra.

Questi aspetti positivi rendono il calcestruzzo con lo zolfo un ottimo materiale, che purtroppo non può essere applicato all’atmosfera terrestre, ma può rappresentare uno stimolo per cercare di trovare un’alternativa al calcestruzzo che normalmente adoperiamo; questo perchè con il passare degli anni la presenza di “mostri di cemento” nel nostro paese a causa dell’abusivismo edilizio si sta espandendo, rendendo il calcestruzzo un materiale sovrautilizzato.
Se a questo si va ad aggiungere che la produzione del calcestruzzo è la terza causa di emissioni di CO2 nel mondo, si capisce come questa scoperta possa rappresentare uno stimolo a migliorare il prodotto.
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Ghiaccio per costruire in 3D:
La recente scoperta dell’acqua su Marte in forma solida ha dato il via a questo progetto per poter colonizzare il pianeta rosso e soprattutto studiarne il sottosuolo in situ.
La NASA infatti insieme alla America Makes ha stanziato 2,25$ milioni di dollari per il progetto e la costruzione di una abitazione attraverso stampante 3D, che deve essere atta allo studio della conformazione geologica del pianeta e soprattutto deve essere costituita da una combinazione di materiali riciclabili e materiali tipici di Marte.

Il primo posto è andato al Team Space Exploration Architecture and Clouds Architecture Office di New York grazie al progetto della Mars Ice House, aggiudicandosi $25000 come premio ma soprattutto la possibilità di realizzare il loro progetto mandando il team su Marte.
Diversi sono stati i fattori giudicati dalla NASA: l’architettura, il design, l’abitabilità, l’innovazione, la funzionalità, la giusta selezione del sito su Marte, la costruibilità tramite stampante 3D.

Ma come è fatta questa Mars Ice House?
Il nome richiama il concetto che ha ispirato il team, ovvero quello di “seguire l’acqua”: hanno scelto una zona del pianeta dove è certo esserci abbondanza di acqua, per poterne trarre vantaggio sia per il sostentamento umano che vegetale, ma soprattutto per avere sempre la disponibilità del loro materiale primario una volta “stampata” la casa, ovvero il ghiaccio.
La struttura emerge in maniera imperiosa dal sottosuolo per portare luce all’interno e per creare una visione con il paesaggio esterno, in modo tale che il corpo e la mente si mantengano in forma. Il team ha scelto il ghiaccio come elemento strutturale poiché esso ha l’abilità di filtrare i raggi solari e di proteggere dalle radiazioni esterne.

Il cuore della struttura è il Lander, ovvero il veicolo d’atterraggio, che viene ricoperto da una membrana gonfiabile di EFTE, un materiale plastico leggero, trasparente, resistente alla corrosione e alle alte temperature, ed è protetto dall’esterno da una zona intermedia che ha il compito di rendere meno brusco il passaggio interno-esterno.

Il Lander si estende in verticale per quattro piani e contiene tutte le cellule spaziali per i servizi meccanici e la vita quotidiana: laboratori, stanza per gli esercizi, libreria, cucina, camere da letto; i quattro piani sono collegati da una scala a chiocciola che permette all’equipaggio anche di fare esercizio fisico.

Si estende in verticale per quattro piani anche un giardino, che divide una facciata del Lander dalla zona intermedia, che ha il compito di fornire un supplemento di ossigeno e di cibo alla squadra di coloni oltre che a dare un beneficio psicologico grazie al suo colore verdeggiante che spezza la monotonia del ghiaccio.

Importantissima è la Zona Intermedia, termicamente separata dal Lander, che ha il compito di creare una zona neutrale che non sia né interamente esterna né interna, permettendo al team di esplorare l’esterno facendo a meno della tuta spaziale.
Questa zona è costituita da ghiaccio, ha la stessa pressione dell’interno e inoltre possiede dei piccoli robot che riflettono e concentrano sulla superficie del Lander la luce proveniente dall’esterno, per incrementare la vivibilità all’interno.
Un progetto rivoluzionario, che tutti quanti speriamo prenderà forma.

VIDEO : https://vimeo.com/142099027 
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I progetti per arrivare su Marte ci sono, il materiale per costruire i primi edifici c’è: che la conquista del pianeta rosso abbia inizio!
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LEGGI ANCHE QUI :
 --- Un fungo per vivere su Marte --- 

A cura di INSA-MARTE.

MARTE ; IL CRATERE KOROLEV ed il suo cuore di ghiaccio. by INSA-MARTE.

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Aggiornato il 08/07/2020

IL CRATERE KOROLEV

Korolev è un cratere da impatto colmo di ghiaccio nel quadrangolo Mare Boreum di Marte, situato a 73° di latitudine nord e 165° di longitudine est.
Ha un diametro di 81,4 chilometri e contiene circa 2.200 chilometri cubi di ghiaccio d'acqua.
Il cratere prende il nome da Sergei Korolev (1907-1966), capo ingegnere e progettista di missili dell'Unione Sovietica durante la corsa allo spazio negli anni '50 e '60.
Il cratere di Korolev si trova sul Planum Boreum , la pianura polare settentrionale che circonda la calotta polare nord, vicino al campo di dune di Olympia Undae .
Il bordo del cratere sorge a circa 2 chilometri sopra la pianura circostante.
Il fondo del cratere si trova a circa 2 chilometri sotto il bordo ed è coperto da un tumulo centrale profondo 1,8 chilometri di ghiaccio d'acqua permanente, fino a 60 chilometri di diametro, ed è una delle grandi risorse idriche di Marte.
Il ghiaccio è permanentemente stabile perché il cratere funge da trappola fredda naturale.
La sottile aria marziana sopra il ghiaccio del cratere è più fredda dell'aria che circonda il cratere; l'atmosfera locale più fredda è anche più pesante, quindi affonda per formare uno strato protettivo, isolando il ghiaccio, proteggendolo dalla fusione e dall'evaporazione.

Cratere Korolev

Vista prospettica del cratere Korolev, generata utilizzando immagini e dati digitali del terreno da Mars Express .
Pianeta	Marte
Coordinate	72.77° N / 164.58° E
Diametro	81,4 chilometri
Eponimo	Sergei Korolev (1907-1966),  ingegnere e designer  di missili sovietici

Descrizione:
Allo stato attuale, non c'è acqua liquida su Marte, ma c'è una notevole quantità di ghiaccio.
Le due calotte polari del pianeta sono costituite da una miscela di anidride carbonica e ghiaccio d'acqua, che variano notevolmente in proporzione tra loro a seconda della stagione.
In inverno, ad esempio, uno strato da uno a due metri di anidride carbonica (ghiaccio secco) si forma sulla calotta di ghiaccio permanente sul polo nord, ma poi sublima nuovamente in estate, subendo una transizione diretta dal solido al gas.
Le mutevoli distese delle calotte polari possono essere osservate in dettaglio usando telescopi e immagini satellitari. Una notevole quantità di ghiaccio tritato è stata rilevata anche nel sottosuolo marziano mediante misure radar. Lo strato di terreno corrispondente potrebbe essere permeato fino al 50% di acqua gelata. Tuttavia, non abbiamo cifre esatte.

( Mappa immagine topografica con codice colore del cratere Korolev: le strisce di immagine acquisite da angolazioni diverse dal sistema di telecamere HRSC a bordo di Mars Express vengono utilizzate per generare modelli di terreno digitali della superficie marziana, contenenti informazioni sull'altezza per ciascun pixel registrato. Il livello di riferimento per le informazioni sull'altitudine è il medio-Marte. La codifica a colori del modello digitale del terreno (in alto a destra) indica efficacemente le differenze di elevazione: il profilo topografico della regione copre circa 3500 metri di altitudine. Il bordo del cratere Korolev di 82 chilometri si eleva a circa 2000 metri sopra l'ambiente circostante. La parte superiore del ghiacciaio all'interno del cratere si trova alcune centinaia di metri sotto il bordo del cratere. A causa della sublimazione, il deposito a cupola spesso 1800 metri si trova in un cratere a forma di anello che è poco più di due chilometri di profondità. Credito: ESA / DLR / FU Berlino - CC BY-SA 3.0 IGO ).

Il ghiaccio d'acqua nel cratere di Korolev è permanentemente stabile perché la depressione funge da trappola fredda naturale. L'aria sopra il ghiaccio si raffredda ed è quindi più pesante dell'aria più calda che la circonda. Poiché l'aria è un cattivo conduttore di calore, protegge il ghiaccio dall'ambiente.
Se è immobile sopra il ghiaccio, il riscaldamento del ghiaccio avviene poco attraverso lo scambio di calore e l'aria fredda protegge il ghiaccio dal riscaldamento e dall'evaporazione.
Il cratere di Louth, un cratere simile con una cupola di ghiaccio più piccola che si trova anche nelle pianure settentrionali, è stato fotografato dall'HRSC nel febbraio 2005. In questo caso, uno strato di ghiaccio d'acqua si è formato contro il campo di dune scure che giace sul cratere pavimento.
Qui le dimensioni sono sostanzialmente più ridotte: la calotta di ghiaccio del cratere di Louth ha una larghezza di 12 chilometri, mentre la calotta di ghiaccio nel cratere di Korolev può misurare fino a 60 chilometri.

Il bordo settentrionale del cratere di Korolev è stato ripreso anche dal Fotocamera CaSSISa bordo della sonda TGO ExoMars dell'ESA il 15 aprile 2018 ed è stato uno dei primi posti su Marte ad essere fotografato dal sistema di telecamere, pochi giorni dopo che l'HRSC ha acquisito immagini del cratere durante l'orbita 18.042.

( Mappa panoramica topografica della vicinanza del cratere di Korolev: quasi l'intero emisfero settentrionale di Marte è occupato dalle pianure, che cadono verso il polo nord, prima di salire al cappuccio polare, che misura 1000 chilometri di larghezza, nel punto più settentrionale di Marte , con una calotta di ghiaccio spessa 2000 metri. Questa regione ospita anche il cratere Korolev di 82 chilometri, che è stato sorvolato dall'orbita Mars Express dell'ESA più volte nell'ultimo anno, catturando immagini con il suo sistema di telecamere HRSC gestito da DLR. I dati di cinque strisce di immagini HRSC sono stati usati per creare un mosaico di immagini e un modello di elevazione digitale. Credito: NASA / JPL / MOLA; FU-Berlino ).

Struttura tridimensionale e origine di una cupola di ghiaccio spessa 1,8 km all'interno del cratere Korolev:
( Traduzione dallo studio di : T. Charles Brothers e John W. Holt ).
LINK : https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/2015GL066440 

Si ritiene che il ghiaccio d'acqua perenne sia attualmente instabile, tuttavia, utilizzando un'analisi 3D della stratigrafia radar interna della cupola, stimiamo che il tumulo centrale di Korolev contenga tra 1400 e 3500 km3 di ghiaccio d'acqua fino a 1,8 km di spessore.
Inoltre, la struttura stratigrafica di questa cupola di ghiaccio è sorprendentemente simile ai depositi stratificati polari nord (NPLD) sul Planum Boreum, circa 600 km a nord. Inoltre, la nostra analisi stratigrafica suggerisce che il ghiaccio di Korolev non faceva precedentemente parte di una calotta polare una volta più grande, ma piuttosto era depositato localmente. Concludiamo che il ghiaccio del cratere Korolev si è probabilmente depositato durante lo stesso regime climatico della calotta polare nord di Planum Boreum, ma indipendentemente. Ciò implica che l'incorporazione di depositi di ghiaccio circumpolari come Korolev potrebbe rivelarsi utile nel ricostruire una storia unica del clima polare su Marte.

( Forma della calotta glaciale all'interno del cratere, la linea nera sopra indica il rilevamento messo in evidenza nel grafico sotto. da Conway ed altri 2012 ).

Introdu
zione e contesto:
Il polo nord marziano è coperto da un enorme deposito stratificato di ghiaccio d'acqua relativamente puro [ Howard et al., 1982 ; Malin ed Edgett , 2001 ; Phillips et al., 2008 ; Grima et al., 2009 ].
Gli studi radar hanno utilizzato la stratigrafia di questo deposito per approfondire la nostra comprensione della sua evoluzione e genesi [ Phillips et al., 2008 ; Putzig et al., 2009 ; Selvans et al., 2010 ; Christian et al., 2013].
Questi studi hanno rivelato che molte caratteristiche di Planum Boreum sono costruttive, cioè costruite con processi ampiamente deposizionali [ Holt et al., 2010 ; Smith and Holt , 2010 ; Brothers et al., 2013 ; Smith et al., 2013 ].
Con enfasi sulla deposizione locale piuttosto che sull'erosione regionale per il ghiaccio settentrionale di Marte, è necessario rivalutare l'origine dei depositi di ghiaccio circumpolari come quelli trovati nei crateri di Korolev e Dokka (vedi sotto).
Questo lavoro indaga se il ghiaccio del cratere circumpolare è più probabilmente un residuo di un'epoca geologica precedente con una calotta di ghiaccio più ampia [ Fishbaugh e Head, 2000 ; Garvin , 2000 ] o un deposito relativamente recente realizzato dalla deposizione locale [ Tanaka et al., 2008 ; Conway et al., 2012 , vedi sopra ].
Ogni scenario dovrebbe avere una firma stratigrafica unica che può essere analizzata con il radar.

( Mappa topografica del cratere Korolev, basata sui dati Mars Orbiter Laser Altimeter 256 ppd. 
Le 69 osservazioni radar utilizzate nello studio sono mostrate qui, così come le posizioni per il radargramma . Il piccolo inserto mostra la topografia MOLA per il vicino Planum Boreum e la posizione per i pacchetti di riflettori NPLD, la piccola linea grigia sul Planum Boreum ).

Metodi:
I dati radar per questo studio provengono dallo Shallow Radar (SHARAD) su Mars Reconnaissance Orbiter. SHARAD è centrato su una frequenza di 20 MHz con una larghezza di banda di 10 MHz. SHARAD penetra nella superficie dei depositi di ghiaccio marziano, riflettendo le variazioni di permittività del sottosuolo.

( Osservazione radar SHARAD 2342201000 che attraversa Korolev. La posizione è indicata dalla linea rossa nella Figura sopra . Il nord è a sinistra. (a) Radargramma di ritardo con riflessi luminosi vicini alla superficie e diversi riflessi profondi. Il tempo è di sola andata. (b) Simulazione del disordine che mostra gli echi derivanti solo dalla topografia della superficie. Tutti i riflessi nei radargrammi corrispondenti a quelli di questa simulazione non sono sottosuolo e sono stati evitati durante la mappatura dei riflessi. (c) Radargramma corretto in base alla permittività del ghiaccio d'acqua (3.15). Notare come la geometria dei riflessi radar in profondità cambia drasticamente dopo la conversione nel dominio della profondità. La casella arancione mostra la posizione per la Figura nel riquadro d. (d) Troncamento del riflesso e un possibile pizzicamento all'intersezione con la superficie ).

( Un esempio di combinazione dei radargrammi di attraversamento per mappare in modo coerente i riflessi radar attraverso il tumulo di Korolev. (a) La traccia di Nadir delle nove orbite radar utilizzate per la dimostrazione della mappatura è mostrata in giallo brillante su questa mappa topografica ombreggiata del cratere Korolev. (b) Compilazione radar comprendente l'interpretazione sia della superficie che di un riflesso del sottosuolo. La versione con griglia di questo riflettore è mostrata nella Figura  4 . (c) Compilazione radar senza interpretazione. Notare come il disordine spesso non si allinea tra i radargrammi di attraversamento, come previsto a causa della modifica della geometria ).

Risultati:
La paleo-topografia rappresentativa di un cratere Korolev vuoto (o quasi vuoto) è stata creata da una combinazione di dati SHARAD e Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA). Questa topografia è stata utilizzata per verificare i risultati del nostro calcolo volumetrico graduale e per facilitare l'analisi visiva dei risultati della mappatura del riflettore.
La mappatura del riflettore SHARAD nel cratere Korolev ha rivelato la geometria del deposito di ghiaccio ed ha rivelato che questa geometria non è cambiata di alcun valore apprezzabile nel tempo.
Dalla base verso l'alto, gli strati hanno una distinta asimmetria, immersione verso sud e aumento graduale della forma domale. Questi risultati di mappatura generali sono coerenti con ed estendono i risultati di [ Conway et al. 2012 ] derivati ​​dalla mappatura dello strato ottico e da un singolo radargramma SHARAD.

Dieci dei riflessi SHARAD interni di Korolev sono stati posizionati su superfici tridimensionali. Sebbene esistano diversi riflessi aggiuntivi, questi 10 erano i più distinti e continui, dando la massima fiducia nelle loro morfologie ricostruite. I riflessi scelti vanno da poco profondi a profondi e sono quindi rappresentativi dell'intera colonna verticale di ghiaccio. Utilizzando un calcolo volumetrico a gradini, questo studio rileva un volume minimo di ghiaccio di ~ 1400 km3 contenuto in Korolev. L'approssimazione del volume è stata effettuata sottraendo il valore di elevazione dei riflessi adiacenti, riflesso superiore meno riflesso inferiore. Ciò ha creato mappe isopachiche per ciascun set di riflessii che sono state quindi utilizzate per calcolare il volume. Dato che i riflessi inferiori generalmente occupano meno area e SHARAD non vede i bordi del cratere, questo calcolo a gradini sta sottovalutando il volume del ghiaccio. Un ulteriore calcolo del volume di ghiaccio è stato eseguito utilizzando solo la moderna superficie Korolev derivata da SHARAD e la nostra base interpolata.
Ciò rappresenta la nostra stima massima per il volume di ghiaccio nel cratere Korolev e probabilmente sopravvaluta il volume. Il risultato di questo calcolo è stato di 3400 km3, coerente ma significativamente maggiore della nostra stima minima utilizzando il calcolo graduale.
Poiché la stima minima non include alcun materiale più vicino alla parete del cratere rispetto ai dati SHARAD, questo fattore 2 per le differenze è ragionevole.
Il disordine impedisce la mappatura del riflesso vicino alla parete del cratere e l'attenuazione o la dispersione del segnale radar impedisce la mappatura definitiva della base del cratere.

Mentre i nostri riflessi mappati coprono l'intera colonna del ghiaccio di Korolev, la spaziatura del riflesso è variabile. C'è un'alta densità di riflessii molto vicino alla superficie ad una profondità di solo circa 250 m. Tuttavia, direttamente sotto questa regione densa di riflessi si trova una zona con pochissimi o nessun riflesso.
Lo spessore di questa regione priva di riflessi può raggiungere i 550 m. Sotto la zona priva di riflessi si trova un'altra zona densa di riflessi radar con uno spessore maggiore di 100 m. Questo modello di riflessi generali viene ripetuto, creando da tre a quattro pacchetti di riflessi con spessore variabile.

I riflessi mappati di Korolev hanno una morfologia coerente con un tuffo meridionale dominante. L'entità del calo cambia, ma l'orientamento rimane coerente. Inoltre, i riflessi hanno un'asimmetria distinta con materiale generalmente più spesso sul pendio esposto a nord e materiale più sottile sul pendio esposto a sud. Tutti i riflessi mappati, ad eccezione della base ipotizzata, hanno una forma approssimativamente domale. Il riflesso mappato più profondo è quasi piatto con una pendenza media di soli 0,5°. Questo riflesso ha una profondità di circa 1,8 km ed è utilizzato come fondo approssimativo del cratere. Essendo sia discontinuo che debole, questo riflettore profondo ha una copertura cartografica limitata ed è stato identificato solo in 8 delle 69 osservazioni utilizzate per questo studio.

( Riflessi radar a confronto, a sinistra i riflessi stratificati nel cratere Korolev, mentre a destra riportiamo i riflessi ripresi nella calotta polare nord, da cui si notano certe somiglianze che fanno ipotizzare un periodo di stratificazione nel tempo similare ).

I riflessi radar di Korolev condividono ulteriori somiglianze con quelli della calotta polare nord.
La parte più alta del ghiaccio ha la più alta densità di riflessi e all'interno di questi densi riflessi esistono incongruenze. Sia il cratere di Korolev che la calotta polare condividono queste incongruenze superficiali [ Tanaka , 2005 ; Tanaka et al ., 2008 ; Conway et al ., 2012].
Oltre alla densità del riflesso e ai modelli stratigrafici simili, lo spessore complessivo del ghiaccio di Korolev è paragonabile a quello della calotta. Misurato direttamente dai radargrammi, lo spessore massimo del ghiaccio di Korolev è di poco superiore a 1,8 km, mentre lo spessore massimo della calotta nord è di circa 2,3 km [ Brothers et al ., 2015].
Lo spessore medio della calotta polare è di soli 1,1 km con una deviazione standard di 540 m.
Queste similitudini portano ad ipotizzare un risultato di modellazione dell'atmosfera localizzata per Korolev che indica che almeno in senso qualitativo, il ghiaccio può essere stabile nel pavimento del cratere nelle attuali condizioni atmosferiche.

Conclusioni:
Il tumulo centrale del cratere Korolev è un deposito di ghiaccio d'acqua a cupola spesso 1,8 km.
La geometria del riflesso nel deposito ha una tendenza costante con piccoli cambiamenti nel tempo. Mentre complessità come incongruenze esistono vicino alla superficie, non ci sono prove di eventi erosivi su larga scala nella stratigrafia radar; pertanto, le condizioni per la deposizione del ghiaccio sembrano essere rimaste sostanzialmente stabili man mano che il deposito cresceva. Questo deposito non faceva parte di una calotta glaciale regionale che da allora è stata erosa.

Questo lavoro rileva anche che il deposito centrale di Korolev è probabilmente coevo alla calotta polare nord di Planum Boreum. Spessori e relazioni stratigrafiche radar simili supportano la nostra ipotesi che questi due depositi siano probabilmente geneticamente correlati e formati durante lo stesso periodo di tempo.

Questo lavoro ipotizza un legame climatico tra le caratteristiche dei depositi circumpolari e la calotta polare nord di Marte, indicando che lo stesso sistema climatico è stato probabilmente il solito dei due depositi separati da 600 km. Pertanto, scopriamo che il clima polare marziano (e il paleoclima) possono essere decifrati al meglio attraverso uno studio unificato del Planum Boreum e delle caratteristiche del ghiaccio circumpolare.
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A cura di INSA-MARTE.