Il Tredicesimo Cavaliere

Scienze dello Spazio e altre storie

eso 11 – I colori della vita extraterrestre

Un giorno non lontano avremo gli strumenti in grado di esaminare in profondità la luce proveniente da un mondo di tipo terrestre orbitante intorno ad un’altra stella. Questo apre alla possibilità di identificare gas atmosferici come ossigeno, ozono, anidride carbonica e metano. Tutti questi gas possono trovarsi in un ambiente privo di vita, ma se li troviamo presenti contemporaneamente in quantità abbastanza rilevanti, avremo individuato una possibile firma biologica, perché se non c’è un’attività vitale che li ricostituisce, questi gas si ricombinerebbero e ci lascerebbero con un miscuglio atmosferico molto meno interessante.

Ma studiare le atmosfere dei pianeti per trovare le tracce di vita è solo uno dei modi di procedere. Un team interdisciplinare, guidato da Lisa Kaltenegger della Cornell University e Siddharth Hegde (Istituto Max Planck per l’Astronomia), cioè gli stessi protagonisti dell’articolo pubblicato pochi giorni fa, eso10 – I colori di un mondo che vivesta esaminando la presenza della vita con una rilevazione basata sul colore caratteristico delle forme di vita. Un organismo estraneo che copra gran parte del pianeta, per esempio pensiamo alle foreste sulla Terra, rifletterebbe la luce a particolari lunghezze d’onda, luce che potrebbe essere misurata con la spearth_reflectanceettrometria.

Immagine: In questa immagine satellitare composita della NASA, è possibile vedere una componente dominante verde nella luce riflessa del sole, un segno diretto della vita vegetale presente sulla superficie terrestre. Allo stesso modo, se la vita microbica con una particolare pigmentazione coprisse vaste zone di superficie di un pianeta extrasolare, la sua presenza potrebbe in linea di principio essere misurata direttamente grazie alla sua tinta nella luce stellare riflessa osservata attraverso i nostri telescopi. Credit: NASA Earth Observatory.

 La sfida, e quindi l’impegno del lavoro preliminare basato su questi presupposti, è quello di capire quali tracce spettrali i diversi tipi di organismo potrebbero emettere. Lavorando con i colleghi al centro di ricerca Ames della NASA , i ricercatori hanno messo insieme un catalogo tratto da colture di 137 diverse specie di microrganismi, alla ricerca di una vasta gamma di pigmentazioni delle specie presenti in ambienti diversi, come il deserto di Atacama in Cile, l’acqua marina delle Hawaii, un vecchio pezzo di legno trovato in un parco dello Stato del Missouri e le sorgenti di acqua calda del Parco Nazionale di Yellowstone. Concentrandosi sulle specie estremofile (in cui la vita è spinta al suo limite), il team ha potuto fare indagini sulla più ampia gamma possibile di condizioni fisiche e geo-chimiche sulla superficie dei pianeti extrasolari. 

Il metodo, preso in esame in un nuovo saggio su Proceedings of the National Academy of Sciences, consiste nel misurare l’impronta digitale chimica di ogni coltura di microorganismi e pubblicare i risultati in un catalogo on line. Gli spettri di riflessione sono prodotti nella lunghezza d’onda del visibile e nel vicino infrarosso e sono organizzati nella prima banca dati di questo tipo dedicata alle tracce di vita superficiale. Il catalogo era progettato per rispecchiare la più ampia gamma di vita possibile, sapendo che sul nostro pianeta le specie dominanti hanno subito profondi cambiamenti.

Dal documento:

Sebbene ci sia una considerevole conoscenza di base delle proprietà spettrali delle piante terrestri, sono pochissime le informazioni presenti in letteratura riguardo a quelle dei microorganismi. Le piante terrestri sono attualmente molto diffuse sul pianeta e sono facilmente rilevate dalle osservazioni ad alta risoluzione delle sonde spaziali. Comunque, esse occupano solo una piccola nicchia nel parametro ambientale che raggruppa la vita terrestre conosciuta. Inoltre, le piante terrestri si sono diffuse sulla Terra solo circa 460 milioni di anni fa, mentre gran parte della storia della vita è stata dominata dalla vita microbica unicellulare. All’interno degli organismi procarioti ed eucarioti c’è una diversità di pigmentazione di gran lunga maggiore che nelle piante terrestri. Per questa ragione tutte le ipotesi riguardo a una vita extraterrestre basate soltanto sulle piante terrestri finiscono per tralasciare una gran parte della vita conosciuta.”


standard_sans_rightImmagine: Otto dei 137 campioni di microrganismi utilizzati per misurare le firme biologiche per il catalogo. In ogni pannello, la parte superiore è una fotografia standard del campione e la parte inferiore è una microfotografia, una versione ingrandita a 400x dell’immagine superiore. Gli scienziati miravano a raggiungere una diversità di colori e pigmentazione. Da in alto a sinistra a in basso a destra: specie sconosciute del genere Bacillus (deserto di Sonora, AZ, USA); specie sconosciuta di genere Arthrobacter (Deserto di Atacama, Cile); Protothecoides Chlorella (linfa di un pioppo bianco danneggiato); specie sconosciuta di genere Ectothiorhodospira (Big Soda Lake, NV, USA); specie sconosciuta di genere Anabaena (con proteina fluorescente verde, d’acqua dolce stagnante); specie sconosciuta di genere Phormidium (Kamori Canale, Palau); Porphyridium purpureum (legno vecchio presso una sorgente salata, Boone’s Lick State Park, MO, USA); Dermocarpa violacea (deflusso di acquario, La Jolla, CA, USA). Credit: Hegde et al. / MPIA.

Gli organismi unicellulari che hanno dominato la storia della Terra hanno prosperato per 3.5 miliardi di anni e forse più, dimostrando ripetutamente di poter essere trovati nelle condizioni più estreme , dall’interno dei reattori nucleari (Chernobyl) ai deserti e alle regioni polari. La loro particolare pigmentazione dipenderà dalle condizioni ambientali locali e così la loro futura scoperta grazie ai telescopi spaziali ci dirà qualcosa riguardo al pianeta che essi abitano. L’indice di riflessione da parte delle forme di vita superficiali gioca anche un ruolo importante nei modelli per gli esopianeti che possono essere usati per studiare i processi chimici delle loro atmosfere.

Il presente comunicato stampa dell’MPIA riassume i metodi del team per la misura delle biotracciature, compito svolto da Hegde lavorando con Lynn Rothschild e altri ricercatori dell’Ames della NASA :

Hegde, [Ivan] Paulino-Lima e [Ryan] Kent hanno misurato le firme biologiche dei campioni presso il Centro di Tecnologie Spaziali e Telerilevamento (CSTARS) presso l’Università della California, Davis. Hanno adoperato una struttura chiamata sfera di integrazione, cava e rivestita internamente di un materiale riflettente. Questa conteneva un foro per la sorgente luminosa, il campione del microorganismo, e un rilevatore per misurare l’impronta digitale della luce riflessa dal campione. L’effetto della forma sferica è il seguente: quando la luce attraversa il foro e si riflette sul campione, si distribuisce in modo uniforme in tutte le direzioni. Pertanto il rilevatore può essere posizionato in qualsiasi punto della sfera, contro qualsiasi parte della parete, e ancora misura la stessa media (“integrata”) di impronta. Questo è importante perché in un futuro prevedibile i telescopi saranno solo in grado di misurare la luce riflessa da un esopianeta che è stato valutata in media (“integrata”) su tutta la parte visibile della superficie del pianeta.” Lisa Kaltenegger, che dirige l’Institute for Pale Blue Dot della Cornell University, all’ampia gamma di possibilità di vita, inclusi gli organismi estremofili, che si trova nel database, dicendo che “… ci dà il primo assaggio di ciò che i diversi mondi là fuori potrebbero sembrare … Sulla Terra questi sono solo ambienti di nicchia, ma in altri mondi queste forme di vita potrebbero anche avere un ruolo dominante, e ora abbiamo un database per sapere come possiamo individuarlo”. La banca dati, che è aperta per il libero uso dei ricercatori di tutto il mondo, si trova presso l’Istituto. Ulteriori aggiunte al database sono attese in futuro, man mano che nuovi campioni saranno disponibili per catalogare spettri di indice di riflessione microbica.

traduzione di SIMONETTA ERCOLI

editing di DONATELLA LEVI

Further additions to the database are expected in the future as more samples become available to catalog microbial reflectance spectra. The paper is Hegde et al., Surface biosignatures of exo-Earths: Remote detection of extraterrestrial life,” in Proceedings of the National Academy of Sciences, published online before print March 16, 2015 (abstract available). The catalog is Surface biosignatures of exo-Earths, now available online.Original title of this postThe Colors of Extraterrestrial Life by Paul Gilster, published on March 17, 2015 on “Centauri Dreams”.

Annunci

9 dicembre 2015 Posted by | Astrofisica, Planetologia, Scienze dello Spazio | , , , , , , | 4 commenti

eso10 – I colori di un mondo che vive

Questo articolo è stato pubblicato da Centauri Dreams il 5 ottobre 2012. Tre anni non son pochi in un settore in tumultuoso sviluppo come quello degli esopianeti, e abbiamo dovuto riscrivere completamente il primo capoverso per evitare che l’articolo risultasse obsoleto. In un successivo post, che apparirà tra breve, incontreremo di nuovo i protagonisti di ieri e potremo apprezzare gli sviluppi del loro lavoro. (RF)

32549Gliese 581d sembrava sempre più essere considerato un pianeta della zona abitabile, come Siddharth Hegde  (studente per il dottorato in Astronomia all’Istituto Max Planck) e Lisa Kaltenegger (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e direttore del Carl Sagan Institute) avevano spiegato in un nuovo saggio. Essi stavano concentrando la loro attenzione su come caratterizzare un pianeta extrasolare roccioso e puntavano su HD 85512b e Gliese 667Cc nonché su Gl581d come esempi, ma ipotizzavano anche che avremmo rilevato sempre più mondi nella zona abitabile man mano che il telescopio spaziale Kepler continuava il suo lavoro. Ma Kepler, ancor oggi il più famoso cercatore di esopianeti, per un guasto a un giroscopio avvenuto nel 2013, si trova ora impossibilitato a continuare la sua missione come era stata originariamente concepita.

Nella foto: Siddharth Hegde

In assenza di missioni quali Terrestrial Planet Finder della NASA o Darwin dell’ESA, che ci permetterebbero di analizzare l’atmosfera di un esopianeta con i biomarcatori, cos’altro possiamo fare per trovare i luoghi dove esiste la vita? Hegde e Kaltenegger concentrano la loro attenzione sul colore di un pianeta per trovare la risposta. Più precisamente sono interessati a ciò che è conosciuto come diagramma colore-colore, che sfrutta il fatto che un oggetto può essere osservato a diverse lunghezze d’onda, con una magnitudine diversa che si evidenzia in ciascuna banda osservata. ‘Colore’, in questo senso, si riferisce alla differenza di luminosità tra le diverse bande, facilmente tracciata su un diagramma colore-colore.

Lisa KlateneggerAnalizzare un esopianeta nella lunghezza d’onda del visibile in un diagramma colore-colore può rivelare qualche proprietà fisica di base del pianeta, supponendo che la copertura di nuvole non crei problemi. Il nuovo documento pone l’attenzione sui tipi di ambiente della Terra che possono dare supporto a forme estreme di vita e considera come potremmo identificare ambienti equivalenti su un esopianeta. Piccoli cambiamenti di temperatura, pH o altri fattori fisici o geochimici… possono far sì che questo tipo di ambienti siano dominanti in un esopianeta potenzialmente abitabile, fattore che potrebbe guidare l’evoluzione della vita. Questi vari ambienti “estremi” sulla superficie della Terra hanno albedo caratteristiche nella banda del visibile (0.4 µm – 0.9 µm) che potrebbero essere distinguibili da remoto. Pertanto, noi studiamo le impronte dei colori che si ottengono dagli ambienti superficiali abitati dalle specie estremofile così come mettiamo alla prova il nostro metodo utilizzando gli spettri di riflessione misurati per gli estremofili.

nella foto: Lisa Kaltenegger

Naturalmente, rilevare caratteristiche di superficie in uno spettro di riflessione non equivale di per sé a rilevare la vita e gli autori sono pronti a sottolineare che il loro metodo è una diagnosi che deve essere utilizzata in combinazione con uno studio dell’atmosfera dei pianeti extrasolari. Ma il documento è un interessante tentativo di mettere in parallelo le caratteristiche note degli ambienti abitati da estremofili con l’astronomia osservativa, riconoscendo che quando arriveremo al punto in cui potremo studiare i mondi rocciosi lontani attraverso immagini reali, lavoreremo a bassissima risoluzione, ai limiti dei nostri strumenti.

Tuttavia, c’è molto che possiamo fare per distinguere la percentuale di superficie coperta da acqua o vegetazione o deserto, un metodo che dovrebbe permetterci di dare la priorità ai pianeti extrasolari più adatti per la spettroscopia in follow-up. Il metodo si basa su studi precedenti del bordo rosso della vegetazione provocato dall’assorbimento nel vicino infrarosso dello spettro durante la fotosintesi, ma espande quel lavoro fino a prendere in considerazione diverse forme di vita che possono vivere sopra o sotto la superficie. Le Piezophilae, per esempio, prosperano sottoposte all’estrema pressione oceanica, mentre le Halophilae crescono in alte concentrazioni di sale.

spettro1Anche se alcuni organismi estremofili – licheni, colonie batteriche e alghe rosse – possono essere rilevati con misurazioni dirette dell’albedo, non avremmo modo di rilevare direttamente molte specie estremofile in uno spettro di riflessione. Possiamo fare un lavoro comunque utile: l’idea è quella di identificare il tipo di caratteristiche di superficie che sarebbero comuni negli ambienti che permettono al loro interno la vita ad organismi estremofili. E la gamma di superfici caratteristiche che possono essere rilevate da questi metodi è ampia: si va da acqua, neve e sale a sabbia, alghe rosse e alberi.

Ci sono moltissime componenti imprevedibili, tra cui il tipo di stella intorno a cui orbita il pianeta, che potrebbero avere un profondo effetto sull’impronta della vegetazione. Man mano che rileviamo pianeti rocciosi intorno a diverse classi di stelle, dovremo di conseguenza modificare i nostri metodi. Dall’articolo:

… L’impronta della clorofilla dei pianeti intorno a stelle calde, potrebbe avere un “bordo blu” per riflettere una parte della radiazione ad alta energia per impedire il surriscaldamento delle foglie… L’impronta della clorofilla dei pianeti in orbita attorno a stelle più fredde potrebbe apparire nera a causa dell’assorbimento totale di tutta l’energia nella banda del visibile tale per cui le piante ottengono tutta la luce possibile per il metabolismo fotosintetico … Pertanto, le posizioni di alberi, colonie microbiche e licheni [sul diagramma mostrato nell’articolo] sono valide solo per un pianeta simile alla Terra che orbiti intorno ad una stella simile al Sole e dovrebbero essere prese come elementi indicativi. L’albedo della vegetazione e degli organismi produttori di clorofilla in presenza stelle non simili al Sole richiede ulteriori studi.”

spettroIl documento di Hegde e Kaltenegger ci indica il primo tipo di lavoro che saremo in grado di eseguire su un pianeta extrasolare nella zona abitabile, una volta che saremo stati in grado di acquisire una sua immagine diretta. Lavorando con organismi estremofili, i ricercatori stabiliscono i limiti ambientali per la vita sul nostro stesso pianeta, base utile per i nostri primi esami in altri mondi di tipo terrestre. La fotometria di base nel visibile usata qui può fornire un primo passo per sondare questi pianeti identificandone i colori caratteristici, collegandoli a nicchie ambientali che permettono la vita. Dovremmo poi attendere che vengano lanciati nello spazio gli strumenti necessari per analizzare le atmosfere di obiettivi di alto valore.

ATTENZIONE: NOTIZIE DELL’ULTIMO MINUTO

Lettera aperta a Facebook

Avviso agli amministratori dei  Gruppi FB

 

Titolo originale: “Colors of a living world” by Paul Gilster, pubblicato il 5 ottobre 2012 su Centauri Dreams. Abbiamo consultato inoltre il documento denominato “Colors of Extreme ExoEarth Environments” in Astrobiology (preprint).

Traduzione di SIMONETTA ERCOLI

Editing DONATELLA LEVI

23 novembre 2015 Posted by | Astrofisica, Astronautica, Planetologia, Scienze dello Spazio, Senza categoria | , , | 4 commenti

CHE BATOSTA !

Asteroid-miningIl Tredicesimo Cavaliere incorre nell’ira funesta di Facebook e perde il più bello scoop della sua storia.

Ecco com’è andata.  

Giovedì 12 novembre alle ore 12:35, il blog pubblica un breve, emozionato comunicato stampa dal titolo: “E’ aperta la caccia agli asteroidi. Potremmo sbagliarci, ma non ci risulta che prima di quell’ora, in quel giorno, qualche altro organo di informazione in lingua italiana, di qualsiasi tipo, avesse già battuto l’importantissima notizia che segue.

Percepiti per anni solo come potenziali portatori di distruzione in caso di impatto con il nostro pianeta, gli asteroidi, oggetto del Space Launch Competitiveness Act approvato ieri dal Senato degli Stati Uniti con un convinto voto bipartisan, appaiono ora in una luce nettamente migliore – esordiva il comunicato stampa, che  chiudeva un paio di dozzine di righe dopo, così: – dal punto di vista minerario, l’insieme di asteroidi e comete che fa parte del Sistema Solare potrebbe valere qualcosa come cento trilioni di dollari  = $1014   E non si può negare che l’attuale livello tecnologico sia perfettamente in grado di sostenere questo nuovo sforzo. Il Congresso Americano l’ha capito e, a quasi cinquant’anni dall’Apollo 11, ha di fatto dato inizio all’Astronautica commerciale e privata

Il canale di diffusione più importante è costituito, per un microblog come il Tredicesimo Cavaliere, dalla rete dei Gruppi di discussione Facebook che raccolgono migliaia di astrofili. L’insieme dei Gruppi Facebook, degli astrofili e dei blog costituisce di fatto una microeconomia virtuosa, dove ognuno ha i suoi doveri e ottiene il suo tornaconto. Facebook fornisce la piattaforma tecnologica su cui si basa il servizio; gli astrofili forniscono lettori ai blog e a FB un pubblico per le campagne pubblicitarie, e, come si è detto, i blog forniscono info e contenuti ad astrofili e Gruppi FB. E’ andata avanti così per anni, con soddisfazione di tutte e tre le parti .

Ma giovedì 12 novembre, Facebook ha posto fine a questa proficua collaborazione con un gesto brutale e senza preavviso, sanzionando l’account FB di chi vi scrive, per 15 giorni, con il blocco della possibilita’ di scrivere e pubblicare nei Gruppi e con la cancellazione degli inviti alla lettura del comunicato stampa di cui sopra. A tutt’ora non mi è stata nemmeno comunicata una motivazione ufficiale.

Ammmesso ma non concesso che io abbia involontarialemte scritto o fatto qualcosa di sindacabile, cosa che comunque nego nel modo più assoluto, nel buio totale in cui mi hanno lasciato posso solo azzardare che FB voglia rifarsi al testo seguente: Le normative di Facebook prevedono che venga messa fine ai comportamenti che potrebbero essere considerati fastidiosi od offensivi dalle altre persone. Abbiamo appurato che hai utilizzato una funzione in un modo che potrebbe essere considerato improprio, anche se non era tua intenzione“. Ma, ripeto, non c’è stato ancora niente di ufficiale.

Ricostruiremo la nostra rete di lettori, servendoci di altri media, che sul web non mancano di certo. Saremo presenti su Twitter, Yahoo e sulle Cerchie di Google, e altri ancora. E non rinunceremo neanche a Facebook, che, al di là dell’arroganza e del senso di onnipotenza che pervade i suoi burocrati, ha pur sempre grandi meriti.

Cosa possono fare i nostri lettori, i nostri amici , e chi apprezza il nostro lavoro?

MOLTISSIMO !

Prima di tutto farsi vivi, aiutarci a diventare più forti condividendo questa pagina e abbonandosi al Tredicesimo Cavaliere (naturalmente è gratuito). Al momento potete farlo solo tramite nostra pagina Facebook, che è ancora disponibile e non credo verrà minacciata. Ma, meglio ancora, se non lo avete già fatto, registratevi anche come utenti diretti di WordPress, il nostro editore:

https://iltredicesimocavaliere.wordpress.com

Tra breve avremo una presenza su Twitter, Yahoo, Google e quant’altro. Ma il lavoro è tantissimo e noi siamo pochi. Perciò la cosa più utile e apprezzata sarà poter disporre di un poco del vostro tempo per un aiuto sul campo, tanto meglio se avete competenze specifiche nel settore dell’editoria sul web.

Inutile dire che chi può aiutarci di più sono proprio gli astrofili e gli appassionati di fantascienza che fin qui ci hanno seguito tramite i Gruppi di Facebook. In teoria si potrebbe tentare anche subito di recuperare quei lettori ristrutturando i rapporti tra noi e i Gruppi su una base diversa e inattaccabile dalla burocrazia di FB. 

A prestissimo, rimanete sintonizzati !

Roberto Flaibani

16 novembre 2015 Posted by | Astrofisica, Astronautica, News, Planetologia, Scienze dello Spazio | , , , , , | 1 commento

E’ aperta la caccia agli asteroidi

Asteroid-miningPercepiti per anni solo come potenziali portatori di distruzione in caso di impatto con il nostro pianeta, gli asteroidi, oggetto del Space Launch Competitiveness Act approvato ieri dal Senato degli Stati Uniti con un convinto voto bipartisan, appaiono ora in una luce nettamente migliore. Si tratta dei rimasugli del processo di formazione del Sistema Solare, milioni di piccoli o grandi pezzi di roccia, minerali vari e acqua sparsi in tutto il Sistema e aggregatisi nel corso del tempo in gruppi e famiglie. Contengono un po’ di tutto, anche minerali preziosi, “terre rare” e perfino elementi non presenti sul nostro pianeta, che potrebbero essere quindi vantaggiosamente importati. Ma probabilmente ciò che di più prezioso troveremo negli asteroidi (e nelle comete!) sarà la semplice acqua. Scomposta nei suoi elementi base , sarà conservata in depositi orbitali e offerta come propellente da usare nel corso delle missioni, mentre oggi deve anch’esso essere trasportato da Terra, riducendo assai il carico utile offerto dal razzo lanciatore.

Tra guadagni e risparmi, le cifre si fanno titaniche: dal punto di vista minerario, l’insieme di asteroidi e comete che fanno parte del Sistema Solare potrebbe valere qualcosa come cento triliardi di dollari. E’ solo una stima che nessuno si sente di confermare, in presenza delle scarse informazioni geologiche ottenute fino ad oggi. E si avvertono nella normativa vigente problemi di politica internazionale, di natura legale e perfino assicurativa. Ma non si può negare che l’attuale livello tecnologico è perfettamente in grado di supportare questo nuovo sforzo. Il Congresso Americano l’ha capito e, in una festa di voti repubblicani e democratici mescolati all’entusiasmo degli imprenditori del settore (Musk, Branson, Bigelow, eccetera), a quasi cinquant’anni dall’Apollo 11, ha di fatto dato inizio all’Astronautica commerciale e privata con parole che in estrema sintesi suonano così:

“Sei capace di prenderlo? Allora fallo, è tuo.”

 

ROBERTO FLAIBANI

12 novembre 2015 Posted by | Astrofisica, Astronautica, Difesa Planetaria, News, Planetologia, Senza categoria | , | 1 commento

eso9. Esopianeti: dove porta la via numerologica?

No, no, niente panico: non siamo passati al Lato Oscuro, le nostre simpatie vanno ancora tutte al metodo scientifico, alla razionalità, alla laicità. Il fatto che da un articolo su Halloween (nello spazio) si sia passati ad un altro che puzza un po’ di magia (la “legge” Titius-Bode) non significa affatto che la prossima settimana avremo saltato il fosso e mollato il SETI per darci all’avvistamento di salsicciotti volanti. Ma pur rimanendo fedeli alla causa della Scienza, il fatto è che questa vecchia legge empirica dimenticata da tutti, oggi è ritornata di interesse per la scoperta dei pianeti extrasolari, nuovi e unici giudici per questa “relazione aritmetica non falsicabile”. Proprio quando si sembrava arrivati all’ultimo atto, ecco il colpo di scena! (RF)

TAB TBLa cosidetta “Legge di Titius – Bode”, è sempre stata considerata una curiosità, qualcosa dipendente dal caso, o poco più. Ma recentemente questa bizzarria numerologica, che predice l’apparire dei pianeti in un sistema planetario con un certo rapporto tra i loro periodi orbitali, è stata oggetto di una nuova ricerca. (la tabella mostra i valori forniti dalla Titius – Bode quando applicata al Sistema Solare n.d.t.). François Graner (Ecole Normale Superieure, Paris) e Bérangere Dubrulle (Observatoire Midi Pyrenees, Toulouse) hanno rivisitato la Titius – Bode negli anni ’90, chiedendosi se si erano effettivamente registrate quelle proprietà simmetriche che la maggior parte dei sistemi planetari dovrebbe esibire.

 

Titius(nell’immagine Johann Titius)

E ora il lavoro in corso all’Università Nazionale Australiana e all’Università di Copenhagen ha fornito predizioni utilizzando una versione modificata della legge che può essere messa alla prova osservando i sistemi esoplanetari conosciuti. Così noi abbiamo bisogno di rinfrescare i nostri ricordi della formulazione che ci mostra una predizione relativa ad alcune orbite planetarie. Prendi una sequenza numerica dove ogni numero sia doppio del precedente, cioè 0, 3, 6, 12 e così via. Aggiungi 4 ad ognuno dei numeri e poi dividili per 10. Se esamini il Sistema Solare prendendo come unità di misura l’Unità Astronomica, i pianeti seguono la sequenza sotto molti aspetti. Ci è voluta la mancanza di un pianeta in quella che è chiamata oggi La Cintura Principale degli Asteroidi per indurre Johann Bode a suggerire che un pianeta avrebbe dovuto effettivamete apparire a 2,8 AU tra Marte e Giove, proprio dove successivamente è stato individuato il pianeta nano Cerere. La cosiddetta legge Titius-Bode, sviluppata nel diciottesimo secolo da Johann Titius, e in seguito analizzata da Johann Elert Bode, aveva guadagnato terreno nel 1781, quando il pianeta Urano fu trovato a 19,2 AU anziché 19,6. Purtroppo Nettuno fu rilevato a 30,8 AU invece che 38,8, come predetto dalla Titius – Bode, e Plutone alla distanza media di 40 AU invece di 77,2 (segue un’orbita fortemente ellittica n.d.t.).

 

Bode(nell’immagine, Johann Bode).

Esiste qualche versione della relazione Titius-Bode che può ancora aiutarci nel nostro lavoro con gli esopianeti? Steffen Kjær Jacobsen (Niels Bohr Institute, Copenhagen) e i suoi colleghi ricercatori Charles Lineweaver e Timothy Bovaird (gli ultimi due all’ ANU) si sono chiesti se una forma modificata della Titius – Bode potesse essere in qualche modo utile nel prevedere le orbite dei pianeti. Mentre sviluppano il lavoro presentato per la prima volta in un documento del 2013 dedicato a tale argomento, gli autori credono effettivamente che i risultati possano essere incrociati con dati già esistenti. Dice Jacobsen:

Abbiamo deciso di adottare questo metodo per calcolare le posizioni planetarie potenziali in 151 sistemi planetari, dove il telescopio spaziale Kepler aveva trovato da 3 a 6 pianeti. In 124 sistemi, i risultati previsti con la Titius – Bode combaciavano con le reali posizioni dei pianeti tanto quanto lo facevano nel nostro stesso sistema planetario, o anche di più. Ma usando la Titius – Bode tentavamo di prevedere dove avrebbero potuto esserci più pianeti nelle zone esterne dei sistemi planetari. Noi però avevamo fatto i calcoli solo per pianeti che avevano buone probabilità di essere visti col telescopio spaziale Kepler.

 

eso9 tabella

Immagine : Sistemi di pianeti extrasolari dove i pianeti già noti sono contrassegnati con puntini blu , mentre i punti rossi indicano i pianeti previsti dalla legge di Titius – Bode sulla composizione dei sistemi planetari . 124 sistemi planetari nel sondaggio – in base ai dati del satellite Kepler , si adattano con questa formula . (Credit : Timothy Bovaird et al , 2015)

 

Nel loro articolo sul Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, il team spiega di aver preso i 27 sistemi planetari che non soddisfacevano i requisiti della Titius-Bode e di aver aggiunto dei pianeti laddove questa prevedeva che si sarebbero trovati. Con l’aggiunta di questi pianeti a quelli già noti, il loro lavoro ha previsto un totale di 228 pianeti nei 151 sistemi planetari. Da questo il team ha ricavato una lista di priorità di 77 pianeti in 40 sistemi.

Vesta Ceres DawnI ricercatori suggeriscono di cercare questi pianeti  nella banca dati di Kepler, un’opportunità per falsificare le previsioni della Titius-Bode attingendo ad archivi di dati già esistenti. Questo lavoro segue la precedente indagine, fatta dai due coautori Bovaird e Lineweaver, sulle possibilità di applicare la Titius-Bode agli esopianeti, che prevedeva nel 2013 l’esistenza di 141 nuovi esopianeti in 68 sistemi. L’anno successivo Changcheng Huang e Gaspar Bakos eseguirono una ricerca sui dati di Kepler per 97 dei pianeti così previsti, concludendo con la conferma di cinque di essi. L’attuale documento puntualizza ulteriormente la metodologia dell’articolo del 2013, così come precisato qui sotto:

In questo lavoro, eseguiamo una migliore valutazione della TB [Titius-Bode] su un campione più ampio dei sistemi multi-planetari di Kepler per ottenere nuove previsioni sul periodo orbitale degli esopianeti. Diamo per acquisito che all’interno dei sistemi multi-planetari viga un alto grado di complanarità, e he venga usato per ottenere la stima più probabile dell’inclinazione del piano invariabile di ciascun sistema. Poi mettiamo in ordine di priorità le nostre previsioni originali e le nuove basate sulla TB secondo la loro probabilità geometrica di transito. Il confronto delle nostre previsioni originali con le conferme ottenute con il sistema HB14 [il testo Huang / Bakos] dimostra che, limitando le nostre previsioni a quelle con un’alta probabilità geometrica di transito, il tasso di rilevamento dovrebbe aumentare di circa 3 volte.

bodes_moonsSe le previsioni della Titius-Bode dovessero reggere, dovrebbero esistere da 1 a 3 pianeti nella zona abitabile di ciascuno dei sistemi. Il team ha condotto un ulteriore studio sui 31 sistemi fra i 151 studiati in cui sono stati trovati pianeti vicino alla zona abitabile, constatando che ci dovrebbe essere in questa una media di due pianeti. Se le implicazioni della Titius-Bode sono sostanzialmente vere, allora esiste un potenziale di miliardi di stelle con pianeti attraverso le zone abitabili di tutta la galassia, una constatazione che potrebbe essere supportata da una successiva analisi dell’archivio dati di Kepler e da altri futuri lavori.

TRADUZIONE A  CURA DELLA

REDAZIONE DEL TREDICESIMO CAVALIERE

Titolo originale: Find exoplanets using the Titius – Bode Relation? by Paul Gilster, viene pubblicato per la prima volta su Centauri Dreams il 18 marzo 2015. Credis to Wikipedia.

FONTI

The paper is Bovaird, Lineweaver and Jacobsen, “Using the inclinations of Kepler systems to prioritize new Titius–Bode-based exoplanet predictions,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Vol. 448, Issue 4, pp. 3608-3627 (abstract). The 2013 paper is Bovaird and Lineweaver, “Exoplanet predictions based on the generalized Titius–Bode relation,” MNRAS Vol. 435, Issue 2, pp. 1126-1138 (abstract). The Huang/Bakos paper is “Testing the Titius–Bode law predictions for Kepler multiplanet systems,” MNRAS Vol. 442, Issue 1, pp. 674-681 (abstract).

3 novembre 2015 Posted by | Astrofisica, Planetologia, Scienze dello Spazio | , , | Lascia un commento

Space Halloween

space-halloween-astronomitaly-evento-mg4j80m6ylqb8ecqk07e9fmhk1ry9rjhe5lxckieb0

Il prossimo Halloween potrebbe essere una buona occasione per fare conoscenza con Astronomitaly, un’iniziativa nata dalla passione di alcuni amici per l’osservazione delle stelle. Con l’evocativo titolo “Space Halloween, orrori dallo spazio“, l’associazione presenta così il suo evento su Facebook: stelle defunte, esplosioni devastanti, scheletri cosmici, è una notte per osservare la Luna e le stelle e scoprire gli orrori dello spazio!

Guidati dal nostro staff osserveremo la Luna e scopriremo la sua storia terrificante, punteremo i nostri telescopi verso le stelle e racconteremo del loro trapasso cosmico assieme ad altre storie orripilanti dell’Universo. Porta con te il tuo smartphone e scatta incredibili fotografie della Luna dai nostri telescopi! Non sono più rassicuranti sul loro sito quando affermano che, se avete paura del buio, l’Universo non è un posto adatto a voi. È un luogo di estrema oscurità, lontano dalle luci confortanti di una casa. L’Universo è uno spazio immenso e silenzioso dominato dalle tenebre. Se questo non fosse sufficiente a spaventarvi, sappiate che è anche popolato da presenze terrificanti. Mentre sulla Terra zombi, vampiri e fantasmi escono fuori solo per Halloween, mostri d‘altro genere si aggirano costantemente sopra le nostre teste”.

HAL1Così il lettore apprende che esistono anche le stelle zombie, descritte in questo modo: Sono alcune stelle che tornano in vita in modo violento e drammatico. Gli astronomi le chiamano stelle zombi, supernove di “tipo Lax”, esplosioni enormi e potenti che proiettano materia stellare tutto intorno a se nell’Universo. Le supernove di questo tipo esplodono in sistemi binari che contengono almeno una nana bianca, una piccola stella super densa che ha cessato le reazioni di fusione nucleare. Le nane bianche sono “morte”, ma non necessariamente rimangono tali in un sistema binario. Possono tornare in vita, anche se brevemente, con la gigantesca esplosione di una supernova, traendo materiale dalle stelle compagne o attraverso la fusione con esse”. 

halloween-3O le stelle vampiro che proprio come i “veri” vampiri, alcune stelle si mantengono giovani succhiando la forza vitale da sventurate vittime. A causa dell’attitudine del cervello umano a ricondurre immagini casuali a oggetti noti, capita di osservare nel firmamento anche schiamazzi di streghe, teschi incandescenti e occhi giganti che ci guardano a loro volta. Formate da gas incandescenti e polveri sono chiamate nebulose e sono sparse per tutto l’Universo.

Ghost-Cloud-m9wctywituit439nc2cj1osuqz46xdieo4sthm8mb0Che dire della reale minaccia rappresentata dagli asteroidi? Gli esperti affermano che l’impatto con una roccia spaziale del diametro medio superiore a un km può spazzare via l’intera civiltà umana. E anche asteroidi che misurano appena 50 metri possono infliggere gravi danni e perdite umane se colpiscono nei pressi di un centro abitato. L’impatto con un asteroide è, con tutta probabilità ciò che, milioni di anni fa, ha spazzato via dalla Terra i dinosauri creando spazio per animali più piccoli e versatili, i mammiferi. 

Astronomitaly, con questa sua iniziativa del 31 ottobre prossimo, sembra volerci dire che comunque, al di là della sua bellezza, il cielo stellato va tenuto d’occhio. E quali migliori guide di alcuni appassionati che forniscono agli intervenuti anche gli strumenti per l’osservazione? Astronomitaly, infatti, non si limita a lanciare l’iniziativa per Halloween, ma propone dei percorsi in tutta Italia che condurranno i partecipanti nei luoghi dovè migliore l’osservazione delle stelle. A questo scopo, l’associazione ha ideato la certificazione “I cieli più belli d’Italia” che identifica i migliori luoghi da dove gli astrofili possono operare.

Questo riconoscimento viene assegnato alle location che godono di un cielo stellato di qualità o che, in un percorso di qualificazione e miglioramento, desiderano valorizzarlo offrendo esperienze e servizi dedicati all’Astroturismo.

 GIANVITTORIO FEDELE

 

(Si ringraziano la Nasa e Astronomitaly per l’uso delle fotografie)

27 ottobre 2015 Posted by | Astrofisica, Difesa Planetaria, News, Planetologia, Scienze dello Spazio | , , , , | 1 commento

INDIA2 – Il programma spaziale indiano guarda lontano.

Il 28 Settembre 2015, la missione PSLV-C30 dell’Indian Space Research Organisation’s (ISRO), cioè l’agenzia Indiana per le ricerche spaziali, ha messo in orbita con successo sette satelliti nello spazio. Questa missione è significativa per diverse ragioni:

  • il suo carico utile principale era un satellite denominato ASTROSAT, il primo osservatorio astronomico indiano a studiare gli oggetti celesti lontani. ASTROSAT può essere considerata la prima missione indiana a scopo interamente scientifico, mentre per molti anni il programma spaziale dell’ISRO è stato orientato principalmente alle applicazioni

  • questo era il trentesimo lancio consecutivo positivo del Polar Satellite Launch Vehicle (PSLV), un razzo che ha già lanciato nello spazio 84 satelliti

  • a bordo c’erano altri sei satelliti: uno indonesiano, uno canadese e quattro nano-satelliti statunitensi. Mettendo questi sei satelliti in orbita, l’India ha ora lanciato 51 satelliti per conto di altre nazioni. Pur essendoci una lunga storia di collaborazioni in ambito spaziale tra l’India e gli Stati Uniti, questa è la prima volta che un’organizzazione americana ha utilizzato un razzo indiano per lanciare i propri satelliti

  • negli ultimi anni ISRO è stata in grado di lanciare una media di due o tre razzi l’anno. PSLV-C30 è il quarto lancio effettuato dall’ISRO nel 2015, e sono ancora previsti uno o due lanci nei prossimi tre mesi

  • Infine, in questa missione era presente una maggiore partecipazione dell’industria indiana. Secondo l’ISRO, per questa missione l’industria ha contribuito quasi il 70% del veicolo, particolarmente nel settore componentistico. Inoltre, l’industria spaziale indiana è stata in grado di soddisfare la difficile tabella di marcia dell’ISRO

astrosat1La vera stella di questa missione è però ASTROSAT. Questo satellite, dal peso di 1.513 chilogrammi, è stato immesso in orbita a un’altitudine di 650 chilometri con un’inclinazione di sei gradi. Il satellite sarà in grado di fare osservazioni dell’universo alla luce visibili, agli ultravioletti e ai raggi X ad alta e bassa energia. La missione ha una durata prevista di 5 anni, e ha cinque strumenti a bordo per studiare vari processi astrofisici. L’ISRO ha progettato questi carichi in collaborazione con varie agenzie spaziali indiane che fanno ricerca nel settore astrofisico. Per alcuni carichi i partner sono stati l’Agenzia Spaziale Canadese e l’Università di Leicester del Regno Unito, che hanno realizzato la camera CCD installata sul Soft X-ray Telescope (SXT) in grado di captare i raggi X deboli.

Secondo l’ISRO, “gli obiettivi scientifici della missione ASTROSAT sono la comprensione dei processi ad alta energia nei sistemi stellari binari con stelle di neutroni e buchi neri, stimare i campi magnetici delle stelle di neutroni, studiare le regioni dove nascono le stelle e i processi ad alta energia nei sistemi stellari oltre la nostra galassia. Compito della missione è anche rilevare nuove sorgenti di raggi X ed effettuare un’indagine limitata a campo profondo dell’universo agli ultravioletti”.

astrosat2L’ISRO ha cominciato il suo viaggio nello spazio con dei satelliti multifunzione, con strumentazionei essenzialmente nei settori meteorologico e delle comunicazioni. Per molti anni l’ISRO si è concentrata sullo sviluppo dell’osservazione terrestre e sui satelliti per il telerilevamento. Più di recente l’India ha fatto degli investimenti significativi nei sistemi di navigazione basati nello spazio. Le missioni verso la Luna e Marte avevano fondamentalmente l’obiettivo di una dimostrazione di capacità tecnologiche. ASTROSAT può essere dunque considerato la prima missione indiana a scopo esclusivamente scientifico. Questo satellite è il primo osservatorio indiano concepito per studi simultanei a multi frequenza in grado di fornire una comprensione complessiva dell’universo. Il costo stimato di ASTROSAT è di circa 24 milioni di Euro.

astrosat4Ci sono molti altri osservatori spaziali lanciati in passato, come il Rossi X-ray Timing Explorer, il Chandra X-ray Observatory, XMM-Newton, Galex, FUSE, and Suzaku. Queste missioni hanno delle capacità a banda stretta, o nelle regioni ai raggi X o agli ultravioletti, mentre ASTROSAT ha capacità di osservazione a banda larga in entrambe le regioni. La missione si concentra sull’imaging ultravioletto ad alta risoluzione per lo studio morfologico degli oggetti galattici e ultragalattici, studi a banda larga di fonti di emissione a raggi X e altri obiettivi con diverse lunghezze d’onda, dalle stelle più vicine ai nuclei galattici attivi più distanti.

Per sviluppare questo satellite astronomico è stato necessario molto più tempo del previsto. Il progetto è iniziato nel 2004, ma per gli scienziati è stato molto complesso sviluppare i vari strumenti scientifici della missione. Ci sono voluti 11 anni per creare l’SXT. Questo telescopio necessita di 320 specchi di alluminio, che sono progettati con enorme precisione e hanno un sottile rivestimento d’oro. Questi specchi sono disposti come gusci concentrici, con dei montanti per fissarli. La precisione del loro posizionamento è di 20 micron, vale a dire uno spessore inferiore a quello di un capello umano. Secondo gli scienziati coinvolti nel progetto, soltanto mettere a punto questi specchi è costato tre anni di lavoro. Questo carico è stato sviluppato dal Tata Institute of Fundamental Research (TIFR) di Mumbai, India, e l’Università of Leicester. Il lancio del satellite era originariamente previsto per il 2010, ma per una serie di ragioni è stato poi procrastinato.

astrosat3L’India ha lanciato il suo primo satellite nel 1975, chiamandolo Aryabhata, dal nome di un astronomo indiano. Questo satellite doveva svolgere specifici esperimenti scientifici che coinvolgevano un’astronomia a raggi X e il rilevamento di neutroni ad alta energia e raggi gamma dal sole, più altri oggetti come carico pagante. Benché l’avventura spaziale indiana sia cominciata con un approccio scientifico, non continuò allo stesso modo, concentrandosi invece negli ultimi quarant’anni su programmi orientati all’applicazione. L’India investì nel settore spaziale essenzialmente a scopo di sviluppo socio-economico. L’ISRO lanciò satelliti principalmente per il telerilevamento, le comunicazioni, la meteorologia e la navigazione. L’unica eccezione furono le sue missioni sulla Luna e su Marte. In qualche caso limitato alcuni satelliti indiani trasportarono alcuni carichi paganti aventi scopo scientifico. GSAT-2 (lanciato nel maggio 2003) portava quattro carichi utili sperimentali, inclusi un RADOM (radiation dose monitor) e uno spettrometro a raggi X. Anche un satellite denominato YouthSat, una missione congiunta di studenti universitari indiani e russi, aveva strumenti scientifici per osservare le eruzioni solare e studiarne l’impatto sulla nostra atmosfera.

L’India viene talvolta criticata per il fatto di intraprendere missioni con una massa di carico utile scientifico molto limitata. Ad esempio il carico scientifico della missione lunare Chandrayaan-1 Moon aveva una massa totale di 90 chilogrammi e 11 strumenti, mentre la missione Marte portava solo cinque sensori per un peso complessivo di 15 chilogrammi. L’ISRO non è in grado di lanciare veicoli più pesanti date le limitazioni inerenti al razzo PSLV, ma per missioni su un’orbita bassa come ASTROSAT il PSLV è in grado di sollevare carichi molto più pesanti

astrosat5ASTROSAT non ha un significato solo per l’astronomia, ma indica che l’India è ora pronta a sviluppare delle missioni con satelliti a finalità puramente scientifica. Fino ad ora l’India non era pronta per investire sulle missioni scientifiche. Durante gli ultimi quarant’anni l’India ha fatto progressi significativi in molti campi scientifici. Ora, dopo aver dedicato sufficienti investimenti verso lo sviluppo di risorse tecnologiche volte a soddisfare le necessità di servizi sociali, l’India sembra pronta a investire nelle missioni scientifiche pure. L’India non dovrebbe avere più timore delle critiche sia interne che internazionali relative al conflitto tra gli investimenti aventi per fine la ricerca scientifica e quelli contro la povertà. In realtà, investire in modo intelligente nella tecnologia favorisce la prosperità. Sono gli investimenti nella scienza che possono poi risultare in un maggiore sviluppo tecnologico, pertanto l’ISRO dovrebbe investire ancora di più nelle missioni scientifiche.

Titolo originale: “India’s space program looks outwards” di Ajey Lele, pubblicato su The Space Review il 5 ottobre 2015. Il Dr. Lele lavora presso l’Institute for Defence Studies and Analyses (IDSA) un centro studi con sede a New Delhi specializzato su problemi relativi alla sicurezza. Ha ricevuto inoltre il dottorato di ricerca in Fisica e quello in relazioni internazionali. Le sue ricerche si concentrano su argomenti relativi alle tecnologie delle armi strategiche di distruzione di massa. A suo credito può vantare inoltre una intensa attività come pubblicista.

traduzione di DONATELLA LEVI

editing ROBERTO FLAIBANI

21 ottobre 2015 Posted by | Astrofisica, Astronautica, News, Scienze dello Spazio | , , , | Lascia un commento

La storia del volo spaziale senza razzi

V2-6La fine della Seconda Guerra Mondiale

Essere presente alla nascita dell’Era Spaziale non è stata necessariamente una bella esperienza. Mia sorella, mia madre e io eravamo addormentati, rinchiusi nei confini di un rifugio Morrison, un tavolo d’acciaio progettato per ridurre le perdite nel caso una bomba tedesca fosse caduta sulla vostra casa, alle sette in punto di uno scuro mattino di giovedì 25 gennaio 1945. L’impatto della V2 all’incrocio tra Lavender Hill e Gordon Hill, oltre un chilometro e mezzo più in là, fece tremare il terreno e ci svegliò. Io indovinai che cos’era: cresciuto per cinque anni in tempo di guerra, ero per necessità ben informato riguardo alle V1 e V2.

Io credo che, nonostante la buona informazione che tutti avevano in merito alla sua tecnologia, il successo della V2 come veicolo di lancio fu nemico dello sviluppo dei viaggi spaziali.

Come tutti i ragazzi mi fermavo instancabilmente per osservare disastri come quello e ricordo la mia delusione quando mi resi conto che non potevo vedere la devastazione perché il percorso del bus fino alla scuola era bloccato dai detriti. Ma il giorno dopo abbiamo raggiunto Lavender Hill vicino ad una vasta area completamente distrutta. Otto persone erano rimaste uccise e altre 68 avevano subito gravi ferite, ma come gesto di sfida un piccolo albero fu decorato con l’Union Jack che sventolavamo nelle occasioni ufficiali.

V2-4Eppure il razzo V2 non fu mai l’arma decisiva per la vittoria su cui Hitler aveva contato. Uccise circa 9.000 persone, quasi tutti civili, ma invece provocò grandi danni economici alla Germania. Costò l’equivalente di circa 20 miliardi di dollari, tanto quanto il progetto Apollo, ma ebbe luogo all’interno di un’economia ben più piccola e non diede alcun vantaggio militare significativo. Quello che la V2 effettivamente fece fu di incorporare la tecnologia di lancio spaziale in un sistema che domina il settore ancora oggi.

La competizione con i Sovietici.

Negli anni 30, Robert Goddard negli Stati Uniti e Herman Hobert in Germania avevano già dimostrato che l’ossigeno e gli idrocarburi combustibili, usati in combinazione con gli ugelli de Laval fornivano una potenza straordinaria in una partenza da fermi. La V2 aveva dimostrato che dei sistemi di guda e stabilizzazione potevano trasformare questa combinazione in missili di straordinaria efficienza. Con l’arrivo della bomba atomica si creò l’arma definitiva: il missile balistico intercontinentale (ICBM). Sergei Korolev, (sopranominato dai suoi “Il grande progettista”) ne usò la versione sovietica per mettere in orbita gli Sputnik, poi Yuri Gagarin e così via. Come risposta, dall’America giunsero Mercury, Gemini e così via. Fino al giorno d’oggi, il solo modo sicuro per mettere qualcosa fuori dal pianeta è stato usare ossigeno liquido e un combustibile e puntare dritti verso l’alto.

V2-3Ma supponiamo che….

A questo punto, però, devo emanare un allarme per la salute. Per la mia salute mentale, in realtà. Perché io credo che, nonostante la sua tecnologia sia stata universalmente adottata, il successo della V2 come veicolo di lancio sia stato nemico dello sviluppo del volo spaziale. Per capire perché, supponiamo che la Seconda Guerra Mondiale non abbia avuto luogo.

Tutto ciò non è campato in aria come potrebbe sembrare. Nell’archivio Nazionale Britannico di Kew, nella parte meridionale di Londra, si trovano piani, una volta segretissimi, per l’eliminazione a sorpresa dell’intera flotta da guerra tedesca e la successiva invasione dello Schleswig-Holstein. Se i piani fossero stati portati avanti con successo il Kaiser (che non era necessariamente il Signore della Guerra che aspirava a diventare) sarebbe stato convocato al tavolo delle trattative all’inizio del 1916. La Polonia avrebbe potuto essere ricostruita col ruolo di stato cuscinetto tra Russia e Germania, Alsazia e Lorena trasformati in ducati indipendenti e quindi rimossi come punti di frizione tra Francia e Germania, la Rivoluzione d’Ottobre non sarebbe accaduta, mentre la Germania avrebbe continuato la sua evoluzione verso una forma di socialdemocrazia. Ne parlo con un pizzico d’autorità: ho dato la caccia a queste informazioni nell’Archivio Nazionale e ho scritto una storia alternativa della Prima Guerra Mondiale, intitolata The Iron Dice.

Nel nostro ipotetico e pacifico pianeta, negli anni ’50 avremmo forse inviato in orbita dei satelliti per trasmettere programmi radio, e negli anni ’60 quelli per la televisione in bianco e nero. E così via.

V2-2La nuova Era Spaziale

Poi Goddard e Oberth potrebbero aver acquisito qualche piccolo finanziamento per il loro lavoro e ciò li avrebbe indotti a credere che gli enormi investimenti in tecnologia necessari per ottenere la presenza dell’uomo nello spazio grazie ad una colonna di fuoco ottenuta dal mescolamento dell’ossigeno al kerosene, non erano destinati ad avverarsi durante quello che Winston Churchill chiamava “le alture soleggiate di un tempo di pace”. Sarebbe stato necessario un approccio più semplice. Forse l’éscamotage sarebbe stato quello di trasferire il pilota nella stratosfera su quello che poteva sembrare un aereoplano, e poi utilizzare un razzo più modesto per portarlo fino all’orbita bassa (LEO).

Lo statoreattore (altrimenti noto come  ramjet), è stato brevettato negli anni ’20, e nel ’36 René LeDuc dimostrò che avrebbe funzionato, e se fosse stato abbastanza veloce lo avrebbe fatto anche nell’aria sottile dell’alta atmosfera. Certo, è che deve essere trascinato nell’aria a una velocità di almeno 160 kmh prima di riuscire a produrre una spinta utile. Ma le ferrovie europee erano già in grado di fornire quella velocità. Così, un aeroplano interamente in metallo con grandi statoreattori sotto le ali e montato su di un vagone ferroviario avrebbe potuto effettivamente decollare e sfrecciare verso il cielo.

E poi cos’altro? Razzi a propellente solido capaci di trasportare aerei fino alla LEO erano stati inventati nei primi anni ’40. Arthur C. Clarke propose il concetto di satellite geostazionario nel ’45. Il nostro ipotetico e pacifico pianeta avrebbe potuto mettere in orbita satelliti per le comunicazioni radio fin dal 1950. Nel decennio successivo sarebbe stata la volta della TV b/n. E così via.

V2 - 1Il problema più grosso, in questa ipotesi, è che, in presenza di un’equipaggio, dopo averli mandati su, avrebbero dovuto inventarsi anche un sistema per riportarli giù. Il problema del rientro sembrava davvero grosso. Non essendo stati mandati su in una capsula, ma in un aereo, in quell’aereo avrebbero dovuto tornare. Non era possibile utilizzare la teoria del corpo contundente e ablare la punta e i bordi d’attacco. O forse sì?

( N.D.T.) I lettori si saranno resi conto che l’ultima frase è del tutto incomprensibile. Ho chiesto il parere di parecchi colleghi e amici, ma niente, non c’è stato verso di venirne a capo. Finché in piena zona Cesarini non arrivano le parole di Mastro Stephen Bianchini, il nostro personale santo in paradiso: “La teoria si riferisce a Julian Allen, un astrofisico che ha scritto sul tema.”

Io mi fermo qui, ma i lettori hanno afferrato l’idea: una corsa allo spazio più calma, più lenta e meno priapica!

Titolo originale: ”An alternate, rocket-free history of spaceflight” di John Hollaway, pubblicato su The Space Review il 12 ottobre 2015

traduzione di ROBERTO FLAIBANI

editing di MASSIMO MONGAI

19 ottobre 2015 Posted by | Fantascienza, Scienze dello Spazio | , , , , | Lascia un commento

eso8. Fondare colonie

 Abbiamo voluto riproporre con la sigla eso, che contraddistingue gli interventi dedicati agli esopianeti, questo articolo apparso sulle nostre pagine ormai un paio di anni fa. Anche se gli eccessi e i fraintendimenti nell’uso del termine abitabilità continuano, anzi dopo il ritrovamento di tracce d’acqua sulla superficie di Marte ormai dilagano, concetti alternativi come colonizzabilità e demandite rimangono molto interessanti, e questo articolo, che ne parla, mantiene intatto il suo valore. (RF)

 eso8 MarsOneLe sonde dedicate alla ricerca degli esopianeti continuano a fornire risultati interessanti. Sappiamo ora che la maggior parte delle stelle possiede sistemi planetari, e che una sorprendente percentuale di questi sarà costituita da pianeti delle dimensioni della Terra, situati nella loro zona di abitabilità, cioè la regione in cui non fa né troppo caldo né troppo freddo, e la vita come noi la conosciamo può svilupparsi. Gli astronomi sono completamente affascinati dal concetto di zona di abitabilità e da quello che potrebbero trovare. Abbiamo l’opportunità, nell’arco della nostra esistenza, di scoprire se la vita esiste fuori dal nostro sistema solare e forse quanto essa è comune. Abbiamo anche un’altra opportunità , meno frequentata dagli astronomi ma comune tra gli scrittori di fantascienza. Per la prima volta nella storia, possiamo essere in grado di identificare mondi dove potremmo trasferirci e vivere. Nel momento in cui decidiamo di riflettere sulla seconda possibilità, è importante tenere bene in mente che abitabile e colonizzabile non sono sinonimi.

Nessuno sembra accorgersene, ma non è possibile trovare alcun termine se non “abitabilità “ per descrivere gli esopianeti che stiamo trovando. Che un pianeta sia abitabile, in accordo con la definizione corrente del termine, non ha niente a che vedere con la possibilità che degli esseri umani si stabiliscano in quel luogo. Cosi il termine si applica a luoghi che sono di importanza vitale per la scienza ma non si applica necessariamente a luoghi dove noi vorremmo effettivamente andare. In altre parole il fatto che un pianeta sia abitabile (secondo l’attuale definizione) non ha niente a che fare con l’eventuale fondazione di una colonia.

eso8 supeterraLa differenza tra abitabile e colonizzabile

Rivolgiamo la nostra attenzione verso due pianeti molto diversi tra loro: Gliese 581g e Alpha Centauri Bb. Non abbiamo conferma dell’esistenza di nessuno dei due ma abbiamo abbastanza dati per poter dire a che cosa assomigliebbero se la loro esistenza venisse confermata.

Gliese 581g è una super-terra che orbita nel mezzo della zona di abitabilità della sua stella, ciò significa acqua liquida che scorre liberamente in superficie e lo rende un mondo abitabile secondo l’attuale definizione.

Centauri Bb, al contrario, orbita molto vicino alla sua stella e la sua temperatura in superficie è probalbilmente abbastanza alta da rendere uno dei suoi emisferi un mare di magma (il pianeta è collegato alla sua stella da un sistema di maree come la Luna lo è alla Terra). Alpha Centauri Bb viene considerato dai più non abitabile. Gliese 581g è abitabile e Centauri Bb non lo è ; ma ciò significa forse che il primo è più colonizzabile del secondo? In effetti non lo è. Dato che Gliese 581g è una super-terra, ovviamente la gravità in superficie sarà maggiore che sulla Terra. Le stime variano ma si arriva anche a ippotizzare una forza di gravità pari a 1,7g, come dire che un uomo di 78 chili ne peserà oltre 125 su Gliese 581g. Se il nostro uomo convertisse tutto il suo attuale grasso corporeo in massa muscolare potrebbe essere in grado di andare in giro senza usare supporti ortopedici per la deambulazione, se non proprio una sedia rotelle. Comunque il suo sistema cardiovascolare sarebbe sottoposto a uno sforzo permanente e  non ci sarebbe modo di rendere il suo habitat più confortevole.

eso8 - base minerariaAll’opposto, Centauri Bb è circa delle stesse dimensioni della Terra, e la gravità in superficie è probabilmente la stessa. Siccome si trova in risonanza mareale con il suo sole, un emisfero è sicuramente ricoperto da un mare di lava, ma l’altro emisfero, quello permanentamente in ombra, sarà più freddo, potenzialmente molto più freddo. È probabile che non ci sia nemeno un soffio di atmosfera, né acqua liquida, ma come posto dove costruire un avanposto non sarebbe da buttar via. Bisogna considerare anche che spostare materiali dalla superficie all’orbita bassa sarebbe più facile nel caso di Centauri Bb, mentre l’atmosfera presumibilmente spessa di Gliese 581g renderebbe più difficile la soppravivenza degli esseri umani. Senza dubbio Gliese è un buon candidato per lo sviluppo della vita, ma secondo me Centauri Bb è un candidato migliore per ospitare una colonia.

 Definizione di colonizzabilità

 Abbiamo una definizione molto buona di cosa rende abitabile un pianeta: una temperatura stabile, atta alla formazione di acqua liquida in superficie. È possibile sviluppare una definizione di colonizzabilità per un pianeta, egualmente o più soddisfacente. Come prima cosa un mondo colonizzabile deve avere una superficie accessibile. Una super-terra con un’atmosfera incredibilmente spessa e una gravità di superficie di 3 o 4g è del tutto non colonizzabile, sebbene vi si possa trovare abbondanza di vita.

eso8 exocity1 In secondo luogo, gli elementi giusti devono essere accessibili sul pianeta perchè esso sia colonizzabile. A prima vista sembra un po’ sconcertante, ma che succederebbe se Centauri Bb fosse l’unico pianeta nel suo sistema, e ci fossero solo tracce di azoto? Non è un problema di quantità, un pianeta come quello (in un sistema stellare come quello) non potrebbe dare supporto a una colonia di forme di vita terrestre. L’azoto, anche solo tracce di esso, è un componente critico della vita biologica.

 In un articolo intitolato The Age of Substitutibility, pubblicato su Science nel 1978, H.E. Goeller e A.M. Weinberg hanno proposto un minerale artificiale chiamato Demandite. Si presenta in due forme. Una molecola di Demandite industriale conterrà tutti gli elementi necessari per una industria edile e manifatturiera nelle proporzioni che uno otterrebbe se prendesse, diciamo, una città di media dimensione e la riducesse in polvere finissima. Ci sono 20 elementi nella Demandit industriale, incluso carbonio, ferro, sodio, cloro, ecc…

All’opposto, la Demandite biologica è composta quasi interamente di solo 6 elementi: indrogeno, ossigeno, carbonio, azoto, forforo e zolfo. (Se un intero sistema ecologico venisse macinato e si osservassero le proporzioni di questi elementi, potresti in realtà scoprire che esiste una singola molecola con le esatte proporzioni richieste: si chiama cellulosa).

 eso8 exocity2Terzo, in superficie deve esserci un flusso di energia in qualche modo gestibile. Il posto può essere tanto rovente che ghiacciato, ma deve essere possibile per noi muovere liberamente il calore. Di sicuro questo non è fattibile sulla superficie di Venere, che, con i suoi 800 gradi di temperatura obbligherebbe il vostro sistema di aria condizionata a un demenziale super lavoro solo per superare l’inerzia termica. L’accesso a un gradiente termico o energetico è quello che rende possibile il lavoro fisico. Ovviamente cose come la pressione superficiale, l’intensità stellare, la distanza della Terra giocano una grande parte, questi sono i tre fattori più importanti che io posso vedere. Dovrebbe essere ovvio all’istante che essi non hanno nessun rapporto con la distanza dei pianeti dal loro sole. Non c’è una “zona colonizzabile” come invece esiste una “zona abitabile”. Bisogna osservare la situazione pianeta per pianeta.

Si noti che, secondo queste definizioni, Marte è solo marginalmente colonizzabile. Perchè? Non a causa della sua temperatura o della bassa pressione atmosferica, ma perchè è scarsamente dotato di azoto, almeno in superficie. Una combinazione di Marte e Ceres potrebbe essere qualcosa di colonizzabile, se Ceres avesse una buona scorta di azoto nella sua borsetta del trucco, e questa idea di ambienti combinati in attesa di colonizzazione complicava la visione d’insieme. Probabilmente non siamo in grado di rilevare un oggetto delle dimensioni di Ceres, se orbitasse intorno ad Alpha Centauri. Cosi la lunga distanza che ci separa da un pianeta candidato alla colonizzazione difficilmente potrebbe esere considerata come un elemento a sfavore. Al contrario, se possiamo rilevare la presenza di tutti gli elementi necessari per la vita e per l’industrializzazione in un pianeta all’incirca di dimensioni terrestri, possiamo considerarlo come candidato alla colonizzazione senza badare al fatto che si trovi o meno nella zona abitabile della sua stella.

 eso8 exocity3La colonizzabilità di un pianeta accessibile e dotato di un buon gradiente termico, può essere valutata in funzione di quanto la sua composizione si avvicini alla composizione della Demandite industriale e biologica. Probabilmente dovremo diventare molto accurati nella determinazione di tali valori. Questo, e non l’abitabilità, è il giusto modo di valutare quali mondi dovremmo desiderare visitare.

 Ricapitolando, propongo che venga aggiunto un secondo criterio di misura oltre alla già esistente scala di abitabilità nello studio degli esopianeti. L’abitabilità di un pianeta non ci dice nulla in merito al grado di attrazione che potrebbe avere sui visitatori. Colonizzabilità è la metrica perduta per giudicare il valore dei pianeti extrasolari.

Traduzione di ROBERTO FLAIBANI

 

Titolo originale :”A tale of two worlds: habitable, or colonizable?” di Karl Schroeder, pubblicato su Karl Schroeder’s Blog il 18 febbraio 2013

12 ottobre 2015 Posted by | Astrofisica, Astronautica, Scienze dello Spazio | , , , | Lascia un commento

Storie nelle rocce (reblog)

Nella sua versione in lingua inglese, l’articolo che segue non solo ha fatto la gioia dei geologi e dei planetologi, ma ha raccolto anche parecchio interesse tra il pubblico non specializzato. E’ stato scritto da Barbara Cohen e tradotto in italiano, con molta cura,  da Simonetta Ercoli e Donatella Levi. E’ stato pubblicato sul Tredicesimo Cavaliere proprio nei caldissimi giorni a ridosso del Ferragosto, col risultato di passare inosservato alla maggioranza dei nostri lettori. Lo riproponiamo qui ora come un gesto di scusa nei confronti dell’autore e dei traduttori e ci auguriamo che questa volta l’articolo riesca a raggiungere l’intero suo pubblico. (RF)

La storia di un pianeta è raccontata attraverso le sue rocce. Ogni roccia che si forma memorizza il suo ambiente: la dimensione dei granuli di un sedimento ci dicono da quanto lontano le particelle sono state trasportate; le tracce degli elementi nelle rocce ignee quale era la provenienza del magma; la composizione mineralogica di una roccia metamorfica quale intensità di pressione ha subito. Una roccia ci mostra se una zona era umida o secca; se i fluidi percolati attraverso di essa erano caldi o freddi e se la superficie era stata alterata da fratture da impatto o corrugamenti tettonici.

Rocce1

foto 1. L’immagine è una sezione sottile di Dhofar 025, una meteorite lunare con vescicole da fusione da impatto. È stata scattata utilizzando gli elettroni retrodiffusi in microscopio a scansione elettronica. Qui i grigi medi e scuri indicano gli elementi più leggeri che costituiscono le rocce e i minerali tipici, mentre il bianco brillante sta ad indicare elementi più pesanti, come i metalli, e le aree nere sono fori o spazi vuoti. L’inserto è uno zoom su un clasto da fusione da impatto in questa meteorite – un pezzetto di una sola roccia formata da molti cristalli di minerali che si sono accresciuti, avendo fuso e ricristallizzato in un impatto sulla Luna.

Ogni roccia è una pagina nel libro della storia di un pianeta: la geocronologia è ciò che mette in ordine le pagine. Studia l’età le rocce e quando esse sono state modificate dagli eventi geologici. Noi conosciamo le condizioni in cui le rocce si formano grazie agli strumenti presenti sui nostri rover, quali Opportunity e Curiosity, e sugli orbiter come l’Orbiter Lunar Reconnaissance, Messenger e Cassini. La geocronologia è una misurazione aggiuntiva, che mette quelle condizioni in un contesto temporale: ci aiuta a ordinare cronologicamente gli eventi planetari e a collegarli ad altri verificatisi nel Sistema Solare.

Per esempio, che cosa stava accadendo sulla Terra quando su Marte il clima cambiava da caldo e umido al suo inospitale stato attuale? Quando hanno colpito Marte e la Luna gli impatti degli asteroidi? La geocronologia può dirci anche quanto a lungo è durato un evento. Per quanto tempo, ad esempio, i diversi pianeti hanno avuto un calore interno sufficiente a regolare i sistemi magmatici? E quanto tempo hanno avuto gli organismi per crescere in un ambiente marziano caldo e umido? Quanto a lungo le superfici sono state esposte all’ambiente dello spazio e forse trasformate da esso?

rocce2

foto 2. Questa sezione sottile ingrandita (QUE 94200) è una howardite, un esempio della regolite di Vesta. Proviene da un gruppo di meteoriti collegate a Vesta chiamate HED (howardite, eucrite, diogenite). Questo campione contiene piccoli pezzi di materiale fuso da impatto dei crateri di Vesta. Tuttavia, dal momento che non conosciamo esattamente in quale punto dell’asteroide si siano formati queste meteoriti, non possiamo ancora collegare l’età assoluta dei campioni all’elenco dei crateri sulla sua superficie.

 

 

Campioni in laboratorio

Io mi descrivo come una persona campione. Amo mettere le mani sulle rocce degli altri pianeti – campioni lunari dell’Apollo, meteoriti dalle diverse parti del mondo – aprirli e analizzarli per scoprire come e dove si sono formati. Ho iniziato ad imparare diverse tecniche di laboratorio mentre ero una studentessa specializzanda in geologia all’università statale di New York a Stoney Brook, uno dei primi posti in cui sono stati analizzati i campioni riportati dalla missione Apollo negli anni ‘70. Quando ero iscritta alla facoltà dell’Università dell’Arizona per approfondire le scienze planetarie, sviluppai un progetto usando la geocronologia per datare piccolissime vescicole di fusione da impatto, che si erano conservate nelle meteoriti lunari. Tutti i campioni riportati dalle missioni Apollo, che si sono formati in ampi impatti sulla Luna, hanno stranamente un’età simile, circa 4 miliardi di anni, che alcuni addetti ai lavori hanno iniziato a spiegare con l’incremento dei bombardamenti subiti dalla Luna in quel periodo: bombardamenti ai quali la Terra non poteva essere sfuggita. Quando stavo preparando la mia tesi, pensavo che avrei trovato di sicuro rocce da fusione da impatto più vecchie e avrei risolto il mistero. In realtà, non trovai nulla di più vecchio di 4 miliardi di anni in nessuno dei miei campioni. Era più difficile di quanto pensassi. 

rocce5foto 5. La stratigrafia si usa per comprendere l’età relativa delle rocce. Come mostrato dagli strati differentemente colorati del Gran Canyon, le rocce più giovani sono sovrapposte a quelle più antiche. Per conoscere la loro età assoluta è necessario analizzarle in laboratorio.

Quando non abbiamo campioni da scegliere in laboratorio, come possiamo stabilire quanto è vecchio un pianeta? Usiamo la datazione relativa. Gli elementi rocciosi più vecchi si trovano al di sotto di quelli più giovani: questo è il principio della stratigrafia, che si può vedere in luoghi come il Gran Canyon. Quando si hanno solo immagini orbitali, è più difficile vedere gli strati sovrapposti gli uni sugli altri, ma possiamo ricorrere a formazioni, quali le colate di lava e i crateri da impatto, per distinguere le aeree più recenti da quelle più antiche. I crateri da impatto, infatti, sono molto utili perché, fin dal pesante bombardamento di quattro miliardi di anni fa, sembrano formarsi ad un ritmo costante. Questo significa che il numero dei crateri sulla superficie può essere collegato alla sua età, come lasciare un pezzo di carta fuori appena comincia a piovere. Ma come possiamo dire quanti crateri corrispondono a quale età? Abbiamo bisogno di un punto di collegamento o di un’età assoluta. Sulla Luna gli astronauti dell’Apollo hanno raccolto campioni dalle zone vicine ai flussi di lava. Li abbiamo datati per dare loro un’età, poi abbiamo contato i crateri sulla superficie delle colate di lava e creato una scala temporale calibrata della Luna. Ora potremmo contare i crateri presenti sulle parti della Luna che non sono state esplorate, e utilizzare le loro relazioni, determinate con i campioni Apollo, per dedurre l’età della superficie. E ancora, possiamo usare questa calibratura per estendere il conteggio dei crateri ad altri pianeti come Marte per stimare l’età della superficie del pianeta, sebbene ci siano molte imprecisioni quando si usa questo metodo.

 rocce3

foto 3. questa fila di crateri da impatto, fotografata da Dawn, è una delle più suggestive formazioni sul grande asteroide Vesta. Questi ed altri impatti su Vesta hanno fatto ribollire la sua superficie, creando la regolite.

 

 

 

 

 

Campionatura in situ

Nel 2004 facevo parte di una commissione che consigliò la NASA su cosa sarebbe importante fare per la scienza lunare quando l’uomo tornerà sulla Luna. “Il contesto scientifico per l’esplorazione della Luna” era il titolo del nostro report. La commissione concordò nel ritenere che l’antico bombardamento della Luna – il periodo in cui gli enormi bacini lunari, quali Imbrium e Orientale, si formarono – era un’enorme questione in sospeso con implicazioni importanti per l’intero Sistema Solare. Noi sostenevamo l’importanza della raccolta di più campioni presi da diversi luoghi sulla Luna, non solo dalle vicinanze delle aree visitate dalle missioni Apollo: abbiamo bisogno di campioni prelevati da molti siti. Per esempio, il ritorno di campioni da Marte è un obiettivo di vecchia data della comunità scientifica che si occupa dei pianeti. Le meteoriti cadute sulla Terra ci raccontano quando i loro corpi di origine si sono formati ed evoluti, ma dove sono i loro corpi di origine? È necessario ottenere anche campioni di molti asteroidi. E quando si sono formate la liscia superficie di Venere leggermente craterizzata e la crosta povera di ferro di Mercurio? Riportare campioni da tutti questi posti? Chiaramente, non è possibile. Ma ho imparato un altro approccio alla campionatura, quando Paul Lucey, il mio collega di studi di scienze lunari e membro della commissione, mi pose delle domande riguardo a una geocronologia in situ, vale a dire spostare il nostro laboratorio nello spazio, invece di portare indietro i campioni. Io ridicolizzai l’idea. Gli risposi che servono camere pulite per la preparazione e manipolazione dei campioni, al fine di garantire la sensibilità degli strumenti, che occupano una metà della stanza, per un calcolo dell’età preciso fino a milioni di anni in minuscoli granelli di campioni vecchi miliardi di anni.

rocce4

foto 4. la maggior parte degli scienziati concorda nel ritenere ALH84001 la più antica meteorite di Marte mai rinvenuta. Questo pezzo del pianeta rosso cristallizzò 4,51 miliardi di anni fa. Mezzo miliardo di anni dopo è stato colpito da un forte evento di impatto. Noi non sappiamo dove si fosse originata la meteorite su Marte così non possiamo collegare la sua età ad uno dei crateri marziani.

Paul scosse la testa con disappunto e disse: “Veramente? Non riesci a pensare ad una sola domanda tra tutte quelle della scienza planetaria che possa richiedere un’età leggermente meno precisa?” Mi soffermai a pensare. Bene, noi non conosciamo l’età degli altopiani marziani all’interno di circa un mezzo miliardo di anni, che è un raggio ampio. Se potessimo restringere quello spazio fino a 100 milioni di anni, sarebbe sufficiente per legarlo alla storia lunare. I giovani basalti lunari, i crateri chiave sulla Luna, Marte e Vesta, l’età magmatica di asteroidi differenziati potrebbero essere tutti studi orientati ad un primo approccio con un’idea come questa.

Tempo e decadimento

I nostri metodi di datazione assoluta si basano sul decadimento radioattivo. Ogni elemento della tavola periodica ha un determinato numero di protoni ed elettroni, che lo identificano: per esempio, il carbonio ha sei protoni e sei elettroni. Tutti gli atomi hanno anche neutroni nei loro nuclei e questi possono variare di numero. Atomi che hanno lo stesso numero di protoni ma differente numero di neutroni sono detti isotopi tra loro. Così un atomo di carbonio con sei neutroni è 12C e uno con sette neutroni è 13C. Molti elementi hanno isotopi radioattivi naturali, in essi gli atomi madre decadono con il tempo in atomi figli più stabili. Questo tempo di decadimento è ormai noto, così conoscendo l’atomo di partenza e quello di arrivo, è possibile definire per quanto tempo il sistema è stato in decadimento o per le rocce il tempo per la loro formazione. Io uso un sistema radioattivo basato sul potassio (K) che decade ad argon (Ar). Il potassio è un elemento presente naturalmente nella vita di ogni giorno, ad esempio si trova nelle banane e nel granito. In realtà un numero veramente esiguo di atomi di potassio ha un numero extra di neutroni ed è quindi radioattivo. Quando esso si trova in un minerale o in una roccia, fa parte del loro reticolo, quindi possiamo valutare il potassio di partenza e l’argon di arrivo per conoscere in quanto tempo quest’ultimo si è formato, ovvero l’età della roccia. Con un’emi-vita di 1,29 miliardi di anni il sistema potassio-argon è un valido metodo per l’analisi delle rocce del sistema solare ed è stato utilizzato sia per le rocce lunari e le meteoriti che per le rocce terrestri.

 

rocce6

foto 6. il Mare della Serenità è uno dei mari lunari, vaste pianure di lava sulla superficie della Luna. Questa una ripresa della Stazione 6, dove gli astronauti dell’Apollo 17 hanno esplorato un gruppo di massi e regolite, fatta dalla camera del Lunar Reconnaissance Orbiter (LROC). Cinque ampi frammenti di roccia giacciono alla base di un lungo cordolo di massi. Provengono tutti da un singolo masso che è rotolato giù dal rilievo e si è frammentato in più parti.

 

 

L’esperimento laser potassio-argon

Il mio consulente di laurea è stato Tim Swindle, il quale provò per primo a sviluppare un sistema potassio-argon da utilizzare in un volo strumentale. Tim chiamò il suo metodo Argon Geochronology Experiment (AGE) e lo destinò a volare su una missione verso Marte. AGE utilizzava un laser (come il Chemcam su Curiosity) per misurare il potassio in piccoli campioni, poi lo fondeva in forno a 1.500 °C (2.730 Fahreneit) per liberare l’argon intrappolato. Io ero una collaboratrice nei programmi di Tim. In una conversazione con lui ad un convegno nel 2008 presso l’Ames Research Center della NASA, riflettei che l’alta energia del laser poteva rompere il reticolo cristallino e produrre argon libero senza il bisogno di un forno. Chiesi a Tim se gli sarebbe interessato provare questo metodo ma, spiegandomi che egli era al termine della concessione del suo progetto e stava prendendo altre responsabilità, suggerì che io tentassi da sola. Ci scambiammo i ruoli e io iniziai a sviluppare il Potassio Laser Experiment (KArLE) con Tim come collaboratore. Dato che sono una scienziata e non una tecnologa, ho progettato KArLE seguendo il criterio di adoperare strumenti che già esistono per le missioni sulle superfici planetarie, utilizzandoli per condurre un nuovo tipo di rilevazione: l’età delle rocce. KArLE usa uno strumento come il Chemcam sia per ablare un campione di roccia sia per misurare il potassio nel plasma, utilizzando la spettroscopia di ripartizione indotta da laser (LIBS). Come la roccia si rompe, noi misuriamo l’argon liberato con la spettrometria di massa, allo stesso modo in cui viene fatto in alcune missioni quali Curiosity, LADEE e Cassini. Abbiamo avuto circa tre anni di tempo per sviluppare una versione KArLE da laboratorio e testarla in analoghi campioni planetari con risultati incoraggianti, dal momento che abbiamo ottenuto datazioni accurate con circa solo un 10 – 15 percento di imprecisione: un livello di precisione ottimo per rispondere a molte domande sollevate dalla scienza planetaria. Possiamo fare buone misurazioni di potassio e argon, ma ogni datazione è l’interpretazione di un evento geologico, così ogni componente KArLE contribuisce a rendere la misurazione contestuale per interpretare l’età del campione. Per esempio la tessitura della superficie di una roccia è caratterizzata con un dispositivo elettronico (imager), LIBS produce un’analisi completa degli elementi della roccia e tutti i gas liberati possono essere misurati. Pensavo di essere stata piuttosto in gamba a riconvertire questi componenti e il loro uso verso la geocronologia. Ma una buona idea a volte sta solo aspettando di essere pensata e così, del tutto indipendentemente, anche altri due gruppi, in Germania e in Francia, stavano sviluppando questa tecnica quasi contemporaneamente a noi. Fortunatamente negli ultimi anni siamo arrivati a considerarci come persone che collaborano fra loro, lavorando tutte verso un obiettivo comune.

rocce7

foto 7. pezzi di colata di lava tratti dal Mare della Serenità sono stati riportati sulla Terra e datati nei laboratori, dove una datazione assoluta per la formazione lavica è stata valutata tra 3,7 e 3,8 miliardi di anni. Questo è un pezzo del basalto riportato dall’Apollo 17 che ha fornito questa età, collegandola al conteggio dei crateri dalla foto 6.

Opportunità per la datazione in situ

La capacità degli strumenti di volo di condurre la geocronologia in situ è ritenuta dalle pubblicazioni della NASA Planetary Science Decadal Survey e Technology Roadmap come uno sviluppo necessario per soddisfare i bisogni della comunità. Beagle 2, il lander esobiologico per l’orbiter Mars Express dell’ESA, è la sola missione lanciata con l’esplicito obiettivo di effettuare in situ la datazione K-Ar delle rocce. Sfortunatamente il lander Beagle 2 ha mancato la comunicazione al suo primo atteso contatto radio e questo obiettivo scientifico non è stato così soddisfatto. La prima datazione K-Ar in situ su Marte è stata pubblicata di recente, utilizzando misurazioni SAM e APXS su rocce Cumberland mudstone. L’età di 4,21 miliardi di anni (+-0,35) per Cumberland suggerisce che essa è di età molto antica e valida l’ipotesi dell’uso del sistema potassio-argon per la datazione sugli altri pianeti, anche se il metodo Curiosity è molto impreciso. Per ottenere maggior precisione e datazioni più significative, molti gruppi stanno perfezionando strumenti destinati alla datazione in situ. L’ultima opportunità per uno strumento di tale tipo è avvenuta lo scorso anno, quando il carico di Mars 2020 è stato completato. Quattro strumenti potassio-argon per la datazione in situ e altri schemi di datazione radioattiva sono stati proposti, tra cui KArLE. Benché nessuno abbia vinto un posto sul rover Mars 2020, la datazione in situ potrebbe presto divenire una realtà.

Ci sono molte domande relative alla scienza planetaria che ancora richiedono la determinazione di misurazioni di laboratorio e necessitano di campioni da riportare indietro sulla Terra. La datazione in situ non sostituisce il lavoro sui campioni riportati, ma piuttosto estende la nostra capacità di usarla come uno strumento, insieme ai nostri strumenti di imaging. Vorrei che diventasse uno strumento comune da poter utilizzare sulla Luna, su Marte, sugli asteroidi e oltre. Non sarebbe romantico avere un appuntamento in tutti quei posti?

traduzione: SIMONETTA ERCOLI

editing: DONATELLA LEVI

Titolo originale: “Stories in Stone” di Barbara Cohen , pubblicato su The Planetary Report vol35 #1-2015

2 ottobre 2015 Posted by | Planetologia, Scienze dello Spazio | , , | Lascia un commento

%d blogger hanno fatto clic su Mi Piace per questo: