Course Syllabus

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Dinamica delle superfici planetarie

Fabio Vittorio De Blasio

Italiano

(Per motivi di tempo, solo una parte degli argomenti contrassegnati con (*) verrà selezionata per le lezioni frontali.)

  1. INTRODUZIONE
    1.1 Una breve introduzione storica allo studio dei pianeti: i primi studi; l'archeoastronomia; il contributo degli antichi Greci; il Rinascimento e l'era dell'osservazione con il telescopio prima delle missioni spaziali
    1.2 Panoramica generale dei sistemi stellari e del nostro sistema planetario; la sua posizione all'interno della Galassia; Il mezzo interstellare
    1.3 Il sistema solare: una breve panoramica secondo la scienza moderna
    1.4 Fisica, chimica, astrofisica, geologia, biologia: il quadro concettuale per lo studio dei pianeti
    1.5 Elementi chimici, la loro formazione e abbondanza nel sistema solare

  2. IL SOLE, IL MOTO DEI PIANETI E LA DINAMICA DEL SISTEMA SOLARE
    2.1 Il Sole: struttura e caratteristiche
    2.2 Gravitazione e leggi del moto planetario
    2.3 Leggi empiriche del moto planetario
    • () Il mezzo interplanetario, il vento solare e le magnetosfere planetarie
    • (    ) Ulteriori informazioni sul moto orbitale e sulla meccanica celeste

  3. PROCESSI SUPERFICIALI DEI PIANETI TERRESTRI
    3.1 Meteoriti e il loro contributo alla comprensione dell'interno dei pianeti terrestri
    3.2 Meccanismi di generazione dei campi magnetici planetari
    3.3 Movimenti termici e Processi vulcanici sulle superfici planetarie; Radioattività e generazione di calore interno nei pianeti; Note sull'interno dei pianeti
    3.4 Meccanismi di craterizzazione da impatto: un elemento importante nell'evoluzione dei pianeti
    3.5 Atmosfere planetarie; Termodinamica e dinamica dei fluidi
    3.6 Radiazione solare e il suo effetto sulle atmosfere e sulle superfici planetarie
    3.7 Geomorfologia planetaria: il ruolo dell'acqua, del ghiaccio, dell'attività vulcanica e dei fenomeni gravitazionali nell'evoluzione delle superfici planetarie
    • () Geologia strutturale dei pianeti terrestri, litosfera
    • (    ) Sonde planetarie: missioni di sorvolo e di rendez-vous planetario, orbite di Hohmann; Fionda Gravitazionale

  4. I PIANETI TERRESTRI (1): MERCURIO, VENERE E TERRA
    4.1 Mercurio, Venere, Terra: Caratteristiche Generali e Orbitali
    4.2 La Superficie di Mercurio: Craterizzazione
    4.3 Caratteristiche Generali di Venere: Vulcani a Scudo, Cupole, Corone, ecc.
    4.4 Terra: Panoramica della sua Struttura, Dinamica Interna e Geomorfologia, e Confronto con gli Altri Pianeti Terrestri
    • () Venere: La Superficie e il Ruolo dell'Atmosfera nell'Evoluzione della Superficie
    • (    ) Missioni Passate e Attuali sui Pianeti Terrestri; Tipi di Informazioni Ottenute da Orbiter e Lander; Strumenti Ottici, a Infrarossi e Radar; Spettroscopia di Assorbimento e Riflessione; Spettroscopia di assorbimento neutronico

  5. I PIANETI TERRESTRI (2): MARTE
    5.1 Marte: Caratteristiche generali
    5.2 La superficie di Marte: Caratteristiche principali, Bacini d'impatto principali, Dicotomia globale, Altopiani e pianure
    5.3 Vulcani, geologia e tettonica marziana
    5.4 Acqua e ghiaccio su Marte, e il presunto oceano primordiale
    • () L'atmosfera, i venti marziani e le formazioni eoliche
    • (    ) Il problema dell'evoluzione dell'acqua e del ghiaccio su Marte
    • (*) Analisi comparativa dei pianeti terrestri: atmosfere, campi magnetici e attività geologica; Evoluzione dei pianeti terrestri

  6. NOTE SUI PIANETI GIGANTI (questo modulo può essere alternativo al modulo 9)
    6.1 Giove e Saturno: proprietà di base, atmosfera, composizione e campo magnetico
    • () Gli anelli di Saturno e degli altri pianeti giganti: composizione e stabilità dinamica, origine
    • (    ) Urano e Nettuno

  7. LUNE DEL SISTEMA SOLARE
    7.1 Lune, caratteristiche orbitali, forze di marea sull'evoluzione orbitale
    7.2 La nostra Luna: caratteristiche generali
    7.3 Rocce lunari (basalti, anortosite), origine ed evoluzione della Luna
    7.4 I satelliti galileiani di Giove: Io, Europa, Ganimede e Callisto; e altre lune di Giove
    • () I satelliti di Marte
    • (    ) I satelliti ghiacciati e le altre lune di Saturno, Urano e Nettuno; Titano

  8. CORPI MINORI DEL SISTEMA SOLARE
    8.1 Meteoriti: Uno sguardo più da vicino: condriti, acondriti, meteoriti lunari e marziani, meteoriti ferrosi, pallasiti
    8.2 Oggetti vicini alla Terra, la probabilità di impatti di asteroidi importanti con la Terra:
    8.3 Asteroidi della Fascia Principale: Cerere, Vesta; Troiani, Centauri
    8.4 Comete e la Nube di Oort
    • () Problemi di stabilità dinamica: una breve panoramica della meccanica celeste, distribuzione degli asteroidi, lacune di Kirkwood, punti lagrangiani
    • (    ) Il sistema Plutone-Caronte, Eris e oggetti transnettuniani; la Fascia di Kuiper
    • () Classificazione spettrale degli asteroidi
    • (    ) Influenza degli impatti sull'evoluzione della vita

  9. ESOPIANETI (questo modulo può essere alternativo al modulo 6)
    9.1 Stelle: Uno sguardo più da vicino alla loro natura; energia prodotta da una stella e nucleosintesi stellare; Massa critica dei jeans, protostelle e approfondimenti sull'evoluzione stellare utili per la scienza planetaria
    9.2 Pianeti extrasolari o esopianeti
    • () Rilevamento e studio degli esopianeti: velocità radiale, tecniche astrometriche, variazioni fotometriche durante il transito, imaging e microlensing; la missione Kepler
    • (    ) Caratterizzazione degli esopianeti scoperti finora e confronto con il Sistema Solare

  10. FORMAZIONE DEI SISTEMI PLANETARI, ASTROBIOLOGIA
    10.1 Prime teorie sulla formazione del sistema solare
    10.2 Nuove formulazioni della formazione dei sistemi planetari dedotte dal nostro sistema solare e dai sistemi esoplanetari: evoluzione dei dischi protoplanetari
    10.3 Evoluzione dei planetesimi e formazione dei pianeti terrestri, accrescimento, differenziazione; formazione dei pianeti giganti; Modelli per la formazione degli esopianeti
    10.4 Vita extraterrestre: equazione di Drake, termodinamica biologica, biofisica, biochimica e geobiologia
    10.5 Problemi e direzioni future nella geologia planetaria

LABORATORIO PRATICO
Parte del programma di formazione include attività pratiche.
• Utilizzo pratico di alcuni dei principali software utilizzati per lo studio delle superfici dei pianeti terrestri: imaging ottico e infrarosso, altimetria, conteggio dei crateri e determinazione dell'età delle superfici marziane, imaging radar, mineralogia da telerilevamento
• Analisi morfologica di aree selezionate di Marte e delle loro caratteristiche geologiche
• Lettura di due articoli scientifici nel campo della geologia planetaria e della geomorfologia, comprensione dello scopo della ricerca e dei metodi utilizzati e identificazione delle principali conclusioni
• Studio di immagini satellitari selezionate della Luna e di Venere, missioni di flyby di vari pianeti e asteroidi e rover (Marte)
• (*) Possibile esame di campioni di meteoriti

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primo semestre

PACE, GIUSTIZIA E ISTITUZIONI SOLIDE
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Planetary surface dynamics

Fabio Vittorio De Blasio

English

  1. INTRODUCTION
    1.1 A brief historical introduction to the study of the planets: early studies; archaeoastronomy; the contribution of the ancient Greeks; the Renaissance and the era of telescope observation before space missions
    1.2 General overview of stellar systems and our own planetary system; its position within the Galaxy; the interstellar medium
    1.3 The solar system: a brief overview according to modern science
    1.4 Physics, Chemistry, Astrophysics, Geology, Biology: the conceptual framework for the study of the planets
    1.5 Chemical elements, their formation and abundance in the solar system

  2. THE SUN, THE MOTION OF THE PLANETS, AND THE DYNAMICS OF THE SOLAR SYSTEM
    2.1 The Sun: Structure and Characteristics
    2.2 Gravitation and the Laws of Planetary Motion
    2.3 Empirical Laws of Planetary Motion
    • () The Interplanetary Medium, the Solar Wind, and the Planetary Magnetospheres
    • (    ) Further information on orbital motion

  3. SURFACE PROCESSES OF TERRESTRIAL PLANETS
    3.1 Meteorites and their contribution to understanding of the interior of terrestrial planets
    3.2 Mechanisms of generation of planetary magnetic fields
    3.3 Thermal and volcanic processes on planetary surfaces; radioactivity and generation of internal heat within planets; notes on planetary interiors
    3.4 Impact cratering mechanisms: an important element in the evolution of planets
    3.5 Planetary atmospheres; thermodynamics and fluid dynamics
    3.6 Solar radiation and its effect on atmospheres and planetary surfaces
    3.7 Planetary geomorphology: role of water, ice, volcanic activity, gravitational phenomena in the evolution of planetary surfaces
    • (*) Planetary probes for the study of planets: flyby and planetary rendezvous missions, Hohmann orbits; Gravitational slingshot

  4. THE TERRESTRIAL PLANETS (1): MERCURY, VENUS, AND EARTH
    4.1 Mercury, Venus, Earth: general and orbital characteristics
    4.2 Mercury's surface: cratering
    4.3 General characteristics of Venus: shield volcanoes, domes, coronae, etc.
    4.4 Earth: an overview of its structure, internal dynamics, and geomorphology, and comparison with the other terrestrial planets
    • () Venus: the surface and the role of the atmosphere in surface evolution
    • (    ) Past and current missions to the terrestrial planets; types of information obtained from orbiters and landers; optical, infrared, and radar instruments; absorption and reflection spectroscopy; neutron absorption spectroscopy

  5. THE TERRESTRIAL PLANETS (2): MARS
    5.1 Mars: general characteristics
    5.2 The surface of Mars: most important features, major impact basins, the global dichotomy, highlands and plains
    5.3 Volcanoes, Martian geology and tectonics
    5.4 Water and ice on Mars, and the putative ancient ocean
    • () The atmosphere, Martian winds, and Aeolian landforms
    • (    ) Comparative analysis of the terrestrial planets: atmospheres, magnetic fields, and geological activity; evolution of the terrestrial planets

  6. NOTES ON THE GIANT PLANETS (this module may be alternative to module 9)
    6.1 Jupiter and Saturn: basic properties, atmosphere, composition, and magnetic field
    • () The rings of Saturn and of the other giant planets: composition and dynamic stability, origin
    • (    ) Uranus and Neptune

  7. MOONS OF THE SOLAR SYSTEM
    7.1 Moons, orbital characteristics, tidal forces on orbital evolution
    7.2 Our Moon: general characteristics
    7.3 Lunar rocks (basalts, anorthosites), origin and evolution of the moon
    7.4 The Galilean satellites of Jupiter: Io, Europa, Ganymede, and Callisto; and other moons of Jupiter
    • () The satellites of Mars
    • (    ) The icy satellites and other moons of Saturn, Uranus, and Neptune; Titan

  8. MINOR BODIES OF THE SOLAR SYSTEM
    8.1 Meteorites: a closer look at the different types: chondrites, achondrites, lunar and Martian meteorites, iron meteorites, pallasites
    8.2 Near-Earth objects, the probability of major asteroid impacts with Earth
    8.3 Main-belt asteroids: Ceres, Vesta; Trojans, Centaurs
    8.4 Comets and the Oort Cloud
    • () Dynamical stability issues: a brief overview of celestial mechanics, asteroid distribution, Kirkwood gaps, Lagrangian points
    • (    ) The Pluto-Charon system, Eris, and trans-Neptunian objects; the Kuiper Belt
    • () Spectral classification of asteroids
    • (    ) Influence of impacts on the evolution of life

  9. EXOPLANETS (this module may be alternative to module 6)
    9.1 Stars: a closer look at their nature; energy produced by a star and stellar nucleosynthesis; Jeans critical mass, protostars, and insights into stellar evolution useful for planetary science
    9.2 Extrasolar planets or exoplanets
    • () Detection and study of exoplanets: radial velocity, astrometric techniques, photometric variations during transit, imaging, and microlensing; the Kepler mission
    • (    ) Characterization of the exoplanets discovered to date and comparison with the solar system

  10. PLANETARY SYSTEM FORMATION, ASTROBIOLOGY
    10.1 Early theories on the formation of the solar system
    10.2 New formulations of planetary system formation as deduced from our solar system and exoplanet systems: evolution of protoplanetary disks
    10.3 Evolution of planetesimals and formation of terrestrial planets, accretion, differentiation; formation of giant planets; models for the formation of exoplanets
    10.4 Extra-terrestrial Life: Drake equation, biological thermodynamics, biochemistry, geobiology, birth of life on Earth
    10.5 Problems and Future Directions in Planetary Geology

PRACTICAL LABORATORIES
Part of the training program includes hands-on activities.
• Practical use of some of the main software programs used to study the surfaces of terrestrial planets: optical and infrared imaging, altimetry, crater counting and age determination of Martian surfaces, radar imaging, mineralogy from remote sensing
• Analysis of selected areas of Mars and their geological characteristics
• Reading of two scientific papers in the field of planetary geology and geomorphology, understanding the purpose of the research and of the methods used, and identifying the main conclusions
• Study of selected satellite images of the Moon and Venus, flyby missions of various planets and asteroids, and rovers (Mars)
• (*) Possible examination of meteorite samples

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first semester

PEACE, JUSTICE AND STRONG INSTITUTIONS
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Key information

Field of research
GEOS-03/B
ECTS
4
Term
First semester
Activity type
Mandatory to be chosen
Course Length (Hours)
38
Degree Course Type
2-year Master Degree
Language
English

Staff

    Teacher

  • FD
    Fabio Vittorio De Blasio

Students' opinion

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Bibliography

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Enrolment methods

Manual enrolments

Sustainable Development Goals

PEACE, JUSTICE AND STRONG INSTITUTIONS - Promote peaceful and inclusive societies for sustainable development, provide access to justice for all and build effective, accountable and inclusive institutions at all levels