Questo corso tratta i principi matematici e fisici, le metodologie, la strumentazione e le applicazioni sul campo dei metodi geofisici non invasivi, con particolare attenzione al loro impiego nell'esplorazione del Sistema Solare.
Partendo dall'esperienza maturata nel corso di decenni di applicazione di tali metodi allo studio della Terra, il corso esamina come essi siano stati adattati ? o potrebbero potenzialmente essere adattati ? per caratterizzare le proprieta fisiche dei corpi extraterrestri.
Argomenti

Introduzione: struttura, terminologia e flusso di lavoro delle indagini geofisiche
Prerequisiti matematici
Metodi elettromagnetici e loro classificazione
Metodi sismici
Modellazione e visualizzazione bidimensionale e tridimensionale del sottosuolo mediante software open-source
Metodi gravimetrici
Metodi magnetici
Metodi di simulazione numerica
Applicazioni dei metodi geofisici ai corpi del Sistema Solare

Questo corso comprende le basi matematiche e fisiche, le procedure, le applicazioni sul campo e la strumentazione utilizzate nell'ambito dei metodi geofisici non invasivi, con particolare attenzione alla loro applicazione nell'esplorazione del Sistema Solare.
In particolare, partendo dall'esperienza maturata nel corso di decenni di sviluppo di tali metodi per l'esplorazione del nostro pianeta, il corso traccia un percorso volto a comprendere come essi siano stati adattati (o potrebbero potenzialmente essere adattati) per ottenere informazioni sulle proprieta fisiche di altri corpi extraterrestri.
Argomenti:
1. Introduzione: struttura, terminologia e flusso di lavoro delle indagini geofisiche
Panoramica del ruolo della geofisica nell'esplorazione planetaria. Struttura e terminologia delle indagini geofisiche, comprendenti la definizione degli obiettivi scientifici, la progettazione della campagna di misura, l'acquisizione dei dati, l'elaborazione, l'inversione, l'interpretazione e la rappresentazione dei risultati. Confronto tra indagini geofisiche terrestri e planetarie, con particolare attenzione ai vincoli imposti dal telerilevamento, dall'esplorazione robotica e dalle operazioni di missione.
2. Prerequisiti matematici
Fondamenti matematici e fisici della geofisica quantitativa. Serie di Fourier e trasformata di Fourier, trasformate di Fourier multidimensionali, convoluzione e correlazione, pulse compression, campionamento dei segnali e aliasing. Introduzione ai problemi diretti e inversi, ai metodi di inversione locali e globali, ai problemi mal posti, all'incertezza e alle tecniche di regolarizzazione.
3. Metodi elettromagnetici e loro classificazione
Principi fondamentali dei campi elettromagnetici basati sulle equazioni di Maxwell. Classificazione dei metodi elettromagnetici ad alta e bassa frequenza. Ground Penetrating Radar (GPR) e radar sounder per l'esplorazione planetaria, strumentazione, propagazione delle onde nei materiali planetari, elaborazione e inversione dei dati e applicazioni all'indagine del sottosuolo dei corpi planetari.
4. Metodi sismici
Teoria dell'elasticita nei mezzi continui, relazioni sforzo-deformazione, propagazione delle onde elastiche, attenuazione dell'energia e divergenza sferica. Riflessione e rifrazione delle onde sismiche, onde di testa, analisi dei tempi di percorrenza e onde superficiali. Sismica a riflessione e rifrazione e loro applicazione allo studio di strutture planetarie stratificate ("a cipolla"). Metodi basati sulle onde superficiali, tra cui SPAC, SASW, MASW, ESAC, ReMi e HVSR. Adattamento delle metodologie sismiche sviluppate per l'esplorazione terrestre all'esplorazione robotica dei corpi planetari.
5. Modellazione e visualizzazione bidimensionale e tridimensionale del sottosuolo mediante software open-source
Costruzione, elaborazione e visualizzazione di modelli bidimensionali e tridimensionali del sottosuolo mediante software open-source. Integrazione di dataset geofisici, informazioni geologiche e modelli digitali del terreno per supportare l'interpretazione e la visualizzazione delle strutture del sottosuolo planetario.
6. Metodi gravimetrici
Legge di gravitazione universale di Newton, campo gravitazionale terrestre, sferoide di riferimento e geoide, misure gravimetriche e strumentazione. Introduzione alle indagini gravimetriche satellitari e al loro rapporto con i tradizionali rilievi gravimetrici terrestri. Correzioni gravimetriche, anomalie gravimetriche, isostasia, interpretazione delle mappe gravimetriche e modellazione delle anomalie prodotte da corpi di geometria arbitraria. Applicazioni dei metodi gravimetrici allo studio di pianeti, lune, asteroidi e altri corpi del Sistema Solare.
7. Metodi magnetici
Principi fondamentali del magnetismo, proprieta magnetiche delle rocce e dei minerali, isteresi magnetica, magnetizzazione residua, dipoli magnetici e campo magnetico terrestre. Variazioni temporali del campo geomagnetico, paleomagnetismo, strumentazione magnetica, sorgenti di rumore, elaborazione e interpretazione delle anomalie magnetiche e rilievi magnetici sulla Terra e su altri corpi planetari.
8. Metodi di simulazione numerica
Cenni di modellazione numerica per il calcolo di effetti gravitazionali e propagazione di onde sismiche.
9. Applicazioni dei metodi geofisici ai corpi del Sistema Solare
Analisi di articoli scientifici selezionati che illustrano l?applicazione delle tecniche geofisiche all?esplorazione dei corpi planetari, con esempi tratti da missioni spaziali passate.