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Earth Overshoot Day: una riflessiva ricorrenza

19 Ago

Se stamattina vi siete dilettati nel leggere le notizie nelle rubriche di scienza dei principali quotidiani, non vi sarà sicuramente sfuggita la notizia riguardante il cosiddetto Earth Overshoot Day. Come da titolo, credo che sia importante, prima di tutto, comprendere a pieno cosa questo nome significhi ma, soprattutto, aprire una riflessione per il futuro energetico della nostra Terra.

Al solito, vi giuro non vorrei dirlo ma sono costretto, molti dei nostri amati giornali, anche a diffusione nazionale, pubblicano notizie perchè devono, senza minimamente comprendere di cosa si stia parlando. Perchè dico questo? Leggendo diversi articoli, e conoscendo già di mio il significato della ricorrenza, ho provato a mettermi nei panni di qualcuno ignorante sulla questione. Questa sarà anche una mia personale posizione, ma leggendo le notizie in rete, credo che molto difficilmente ci si possa informare capendo realmente quello di cui si sta parlando. Ora, non voglio assolutamente mettermi su un piedistallo, non ne avrei diritto ne tantomeno le competenze, ma, vi prego, prima di scrivere qualcosa, cercate di capirlo almeno voi.

Perchè dico questo? Molti giornali esauriscono la notizia in poche righe riassumendo in questo modo: oggi è il giorno in cui abbiamo ufficialmente consumato tutte le risorse rinnovabili che la Terra è in grado di produrre fino alla fine dell’anno solare. Come direte voi, ma se le risorse sono rinnovabili sono rinnovabili sempre. Come faccio ad aver già consumato quello che la Terra produrrà nei prossimi mesi? Inoltre, per farla breve, ma se ci siamo mangiati tutto quello che avevamo a disposizione fino alla fine dell’anno, domani cosa mangiamo? Per fare un esempio, è come una famiglia che fa la spesa per l’intera settimana senza la possibilità di riandare a comprare nulla. Arrivati a giovedi, le scorte sono completamente finite. Poi?

Cerchiamo di essere seri e comprendere a pieno cosa significa questa fantomatica data.

Ogni anno, l’organizzazione no profit Global Footprint Network, ripeto “organizzazione” non centro di ricerca come qualche giornale ha scritto, calcola la data in cui la nostra società globale ha consumato tutte le risorse rinnovabili annuali. Cosa significa? Prendiamo come esempio un campo coltivato con insalata. Nell’arco dell’anno, questo campo riuscirà a produrre 100 Kg di insalata. Arrivati ad agosto, noi abbiamo già mangiato 100 Kg di insalata, dunque abbiamo raggiunto molto in anticipo le risorse che il nostro campo sarà in grado di produrre. Dunque, se vogliamo mangiare altra insalata dobbiamo prenderla nel campo del nostro vicino.

Ora, come è ovvio, non mangiamo solo insalata. Infatti, questo calcolo viene fatto prendendo in esame tutte le risorse rinnovabili che abbiamo a disposizione sul nostro pianeta. Tra queste, oltre ai cibi, entrano ovviamente anche beni diversi: l’elettricità prodotta da fonti rinnovabili, i tessuti naturali che utilizziamo per i nostri capi d’abbigliamento, ecc..

Nel calcolo di questa data, entra ovviamnete anche la produzione di CO2 che immettiamo in atmosfera. Come è ovvio, il nostro pianeta è in grado di assorbire una frazione degli inquinanti che espelliamo, oltre questa soglia, questi gas restano in atmosfera formando strati inquinanti.

A questo punto, spero di essere riuscito a far capire come è possibile calcolare questa data e quali sono i fattori principali che entrano in questo computo.

Come anticipato, oggi è l’Earth overshoot Day, cioè come il nome stesso indica, il giorno in cui abbiamo superato le risorse della Terra.

Ci deve preoccupare questa data?

Ovviamente si ma, soprattutto, ci deve far riflettere molto. Praticamente, noi stiamo vivendo come parassiti in grado di consumare molto velocemente le risorse del pianeta che ci ospita. Come potete facilmente immaginare, questo trend negativo è solo peggiorato negli ultimi anni.

Visitando il sito dell’associazione:

Global Footprint Network

che oltre a questa data, ha tutta una serie di attività tese a sensibilizzare le società sul problema energetico, troviamo una tabella molto interessante:

Data dell'overshoot day nel corso degli anni

Data dell’overshoot day nel corso degli anni

Quanto riportato mostra l’overshoot day calcolato nel corso degli anni. Come evidente, se nel 1987 eravamo quasi in pari con una data prossima alla fine dell’anno solare, nel corso del tempo l’overshoot day si è sempre notevolmente anticipato. Come spesso sentiamo ripeterci, poichè oggi à il 19 agosto, secondo questo calcolo, per poter vivere noi oggi avremmo bisogno di 1.5 Terre in grado di fornirci le risorse rinnovabili di cui abbiamo bisogno.

Ovviamente, questo è un calcolo mediato su tutti i paesi. Come è facile immaginare, esiste uno squilibrio notevole anche in questo caso. Per un dettaglio su alcuni paese campione, possiamo far riferimento a questa tabella:

Paesi-equivalenti richiesti dai consumi dei singoli stati

Paesi-equivalenti richiesti dai consumi dei singoli stati

In questo caso, il calcolo è sul singolo paese tenendo conto delle risorse che il paese stesso è in grado di fornire alla propria popolazione. Notiamo che ci sono dei casi veramente disastrosi. Esempi? Gli Emirati Arabi avrebbero bisogno di più di 12 paesi equivalenti! Inoltre, non fatevi ingannare dal dato sugli USA. Considerando la grandezza del paese, il numero di abitanti e le risorse a disposizione, se il modello di consumi USA fosse “esportato” anche negli altri paesi, il nostro deficit peggiorerebbe in modo significativo.

Se ci concentriamo sul caso Italia, anche se, almeno in questo caso, non siamo i peggiori in assoluto, sicuramente ci mettiamo del nostro. Come vedete, ad oggi, noi richiediamo 4 volte le risorse del nostro paese. Praticamente, se il calcolo fosse relativo solo al nostro paese, il nostro overshoot day cadrebbe intorno alla fine di marzo.

Per completezza di informazione, esistono ovviamente dei paesi “virtuosi” che contribuiscono ad abbassare il nostro debito naturale. Tra questi, ad esempio, Brasile, Australia, Indonesia e Svezia.

Se volete “divertirvi” a calcolare il vostro contributo a questo calcolo, la Global Footprint Network ha a disposizione un semplice questionario in grado di calcolare il vostro singolo contributo basandosi sui vostri consumi medi. Visto che sbandieriamo sempre la sincerità, vi pubblico il mio profilo:

Il mio contributo all'Overshoot Day

Il mio contributo all’Overshoot Day

Come vedete, anche io faccio la mia parte in negativo anche se sono sotto la media nazionale (2.5 paesi verso 4 di media) ma sopra la media mondiale. Il mio contributo principale, neanche a dirlo, viene dal consumo di cibo.

Per calcolare il vostro contributo, potete compilare il rapido questionario disponibile, anche in Italiano, a questa pagina:

Footprint personale

Inutile dire che non si tratta di un gioco ma il nostro personale risultato deve spingerci ad una riflessione sui nostri consumi e, preferibilmente, a cambiare il nostro stile di vita per cercare, tutti quanti, di interrompere questo trend negativo di cui abbiamo discusso.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

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Previsioni Meteo: pioggia su Saturno

16 Apr

Fin da bambini, il pianeta del nostro sistema solare che attirava maggiormente l’attenzione, o che comunque rimaneva piu’ facilmente impresso, era senza dubbio Saturno. La caratteristica che ovviamente contraddistingue questo gigante gassoso e’  la presenza degli anelli.

Gli anelli di Saturno sono visibili da chiunque anche un telescopio di modesta entita’ ed infatti la loro prima osservazione risale al 1655 quando Huygens riusci’ a distinguerli chiaramente. Prima ancora, Galileo aveva notato delle protuberanze sulla superifice di Saturno, ma non era riuscito a distinguere bene gli anelli a causa del basso potere risolutivo del telescopio da lui stesso inventato.

Perche’ sto parlando di Saturno?

Proprio pochi giorni fa, e’ apparso un articolo sulla rivista Nature che dimostra un fenomeno molto curioso, cioe’ che su Saturno “piove”. Non sto parlando di una strana pioggia intesa come una caduta di particelle o di altre sostanze chimiche, ma proprio di acqua che cade sul pianeta.

Foto di Saturno in cui sono visibili le bande scure causate dalla pioggia

Foto di Saturno in cui sono visibili le bande scure causate dalla pioggia

Ovviamente, trattandosi di un gigante gassoso, la pioggia interessa gli strati piu’ alti dell’atmosfera di Saturno e cioe’ la sua ionosfera.

Come e’ stato possibile vedere questa pioggia? Nella figura riportata a lato, vedete una bellissima foto di Saturno scattata mediante il telescopio NIRSPEC dell’osservatorio KECK alle Hawaii. Vedete quelle bande piu’ scure presenti nell’atmosfera e che corrono parallele all’equatore del pianeta? Bene, questa bande di colore diverso sono proprio l’effetto della pioggia.

Detto questo, cerchiamo di capire meglio la ricerca.

L’atmosfera di Saturno, almeno nello strato che stiamo analizzando, e’ formata da elettroni liberi che quando vengono visualizzati all’infrarosso, come nel caso del telescopio NIRSPEC, appaiono molto luminosi dando un aspetto lucente alla ionosfera. La pioggia di cui stiamo parlando, e’ formata da particelle d’acqua caricate elettricamente che, interagendo con gli elettroni, li neutralizzano. Dato il meccanismo, capite dunque perche’ in corrispondenza delle precipitazioni la ionosfera appare piu’ scura.

La presenza di queste bande era stata gia’ osservata negli anni ’80 attraverso la sonda Voyager, ma le immagini catturate oggi, consentono prima di tutto di poter identificare con certezza l’origine di queste strutture, ma anche di osservare come circa il 40% del pianeta sia interessato dla fenomeno delle piogge.

A questo punto pero’, la domanda spontanea che possiamo porci e’: da dove viene questa pioggia?

La risposta e’ molto semplice: dagli anelli. Praticamente, gli anelli di Saturno si comportano come delle nubi intoro al pianeta, da cui vengono strappate alcune molecole di acqua che non cadono verticalmente, ma seguono il percorso mostrato nella foto precedente, dovuto al campo magnetico di Saturno.

Come forse saprete, gli anelli del pianeta sono composti principalmente da ghiaccio raggruppato in strutture che vanno del millesimo di millimetro, fino anche a qualche metro. Gli anelli sono praticamente piatti, con uno spessore medio dell’ordine dei 10 metri.

L’effetto della radiazione solare carica elettricamente le molecole d’acqua degli anelli che, a causa del forte campo magnetico di Saturno,  vengono letteralmente strappate e portate verso la superficie. Risultato di questo fenomeno e’  una vera e propria pioggia sul pianeta.

L’osservazione di questo fenomeno non e’ ovviamente fine a se stessa, ma potrebbe consentire di raccogliere molte informazioni sugli anelli e forse potrebbe aiutare a spiegare meglio l’origine di queste affascinanti strutture che circondano il pianeta.

Oggi, infatti, rimane ancora un mistero l’origine degli anelli di Saturno. Esistono ovviamente alcune ipotesi verosimili proposte, ma ancora mancano importanti tasselli per capire quale di queste ipotesi sia quella giusta.

La prima ipotesi, vorrebbe gli anelli come un residuo di un grande satellite di Saturno, distrutto dall’impatto di un asteroide o di un altro pianeta. In questo caso, i resti di questo presunto corpo, sarebbero rimasti in orbita intorno al pianeta, catturati ovviamente dalla forza di gravita’.

La seconda ipotesi vedrebbe invece gli anelli come il resto del materiale da cui si formo’ Saturno. La teoria accettata vede infatti i pianeti come formati dal raggruppamento di materiale spaziale. Nel caso di Saturno, non tutto il materiale a disposizione sarebbe stato utilizzato, ma una parte di questo sarebbe rimasto libero e cattturato in orbita dalla forza di Gravita’.

Come visto attraverso le tante osservazioni, sia da Terra che in orbita, gli anelli di Saturno presentano diversi strati man mano che ci allontaniamo dal pianeta, intervallati in alcuni casi anche da zone vuote dette “divisioni”. Ecco una foto molto dettagliata con l’indicazione di alcune strutture principali:

Struttura degli anelli di Saturno

Struttura degli anelli di Saturno

Gli anelli iniziano ad un’altezza di circa 6600 Km dalla superficie del pianeta e si estendono per oltre 120000 Km nello spazio. Come visto in precedenza, si tratta di strutture praticamente piatte e formate da blocchi piu’ o meno grandi di ghiaccio.

Lo studio dettagliato della pioggia di Saturno, puo’ aiutarci a comprendere anche l’evoluzione degli anelli. Oltre alle ipotesi viste circa la loro origine, e dimostrato il fatto che del materiale viene continuamente strappato dagli anelli per essere portato sul pianeta, gli anelli di Saturno dovrebbero avere una vita media piu’ o meno lunga in base ai presunti meccanismi di rifornimento di materiale, ma anche in base all’eta’ stessa di queste formazioni. Molto probabilmente, se gli anelli sono, come si pensa, piu’ giovani del pianeta, in un tempo piu’ o meno breve, dovrebbero scomparire a cuasa dell’erosione portata dal campo magnetico.

Crioeruzione su Encelado

Crioeruzione su Encelado

Per dirla tutta, ad oggi, solo dell’anello E, cioe’ il piu’ esterno, si sa l’origine certa ed i meccanismi di rifornimento di materiale. Il ghiaccio che compone questa struttura viene continuamente fornito dal satellite Encelado in cui sono presenti, come osservato direttamente, notevoli fenomeni di criovulcanismo. Con questo termine si intendono eruzioni di acqua, metano e ammoniaca generalmente allo stato liquido (criomagma) che non appena eruttati fondono a causa delle basse temperature. L’immagine riportata mostra proprio una foto scattata dalla soda Cassini nel 2005 della superficie di Encelado mentre e’ in corso una crioeruzione. Fenomeni di questo tipo sono stati osservati anche su alte lune del Sistema Solare e si sospetta siano presenti anche per alcuni corpi della fascia di Kuiper.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Addomesticare gli asteroidi

13 Apr

Come sappiamo bene, dopo l’evento russo di Chelyabinsk, in rete e’ esplosa una vera e propria psicosi per la minaccia alla Terra che potrebbe provenire dallo spazio. Delle tante voci catastrofiste ne abbiamo parlato in diversi post e, come visto, a parte il caso russo che ha provocato 1200 feriti tra la popolazione, tutte le altre notizie che vorrebbero esplosioni in varie parti del mondo sono tutte false.

Questa volta pero’ vorrei scrivere un articolo, sempre su questo argomento, ma orientato, finalmente, a qualcosa di piu’ scientifico. A parte scatenare gli animi catastrofisti, l’evento russo ha anche rilanciato i discorsi sulla difesa spaziale che, negli ultimi anni, avevano subito un rallentamento e notevoli tagli di budget.

Come sappiamo bene, la NASA, cioe’ l’ente spaziale americano, sta attraversando un periodo non semplice a causa dei numerosi tagli ai finanziamenti e soprattutto dopo la chiusura del programma Shuttle. Come visto in questo articolo:

I lanci spaziali del futuro

esistono ovviamente molte proposte per sostituire il vecchio programma e molte di queste, sempre a causa dei ridotti finanziamenti, stanno andando avanti proprio grazie alla collaborazione con aziende private. Solo per darvi qualche numero, per il 2014, la NASA ha chiesto al presidente Obama un budget complessivo di 17 miliardi e 715 milioni, praticamente in linea con i finanziamenti sia del 2013 che del 2012. Questa cirfra dovra’ ora essere discussa dal congresso ma la NASA assicura che questa cifra, ripeto senza nessun aumento, e’ quella necessaria per mantenere in vita i progetti in corso. In caso di tagli, probabilmente ci si trovera’ costretti a chiudere alcune missioni.

Tra le varie voci del finanziamento, ce n’e’ anche una molto interessante per l’argomento che stiamo discutendo. Si tratta del progetto “Asteroids Iniatiative”, per una cifra iniziale di 105 milioni di dollari ed un costo complessivo di 2.5 miliardi.

Cosa sarebbe questo “Asteroids Iniziative”?

Come visto in questo post:

Asteroidi: sappiamo difenderci?

Ci sono moltissimi progetti in corso di studio per pensare ad un sistema di difesa in caso di asteroide in rotta di collissione con la Terra. Oltre a questi visti, la NASA ha appunto lanciato un nuovo programma che prevede uno studio molto ravvicinato degli oggetti vicini alla Terra e potenzialmente pericolosi (NEO, near Earth objects).

Come facciamo a studiare un asteroide con tutta calma? Semplice, basta portarlo vicino alla Terra!

Anche se sembra assurdo, il progetto Asteroids Iniziative prevede proprio la cattura di un asteroide di piccole dimensioni per portarlo in un’orbita vicino alla Terra, in modo che possa essere raggiunto e studiato dagli astronauti. Capite bene che per catturare un corpo del genere, ci si deve limitare ad oggetti di piccole dimensioni.

Vi mostro un video molto bello che riporta tutte le fasi della missione:

Come vedete, la missioni consiste di fasi ben distinte tra loro. Per prima cosa, una sonda appositamente costruita si avvicina all’asteroide per posizionarsi in un’orbita adatta alla cattura. Mediante una sorta di “rete da pesca” l’asteroide viene catturato e dunque agganciato alla sonda. Completata questa operazione, la sonda torna verso la Terra e si posiziona in un’orbita adatta.

Come avete visto nel video, una volta tornata la sonda, l’asteroide puo’ gia’ essere studiato dagli astronauti sfruttando le apposite aperture nello strato di contenimento. Come anticipato, sfruttando la gravita’ terrestre, l’asteroide potrebbe anche essere messo in orbita stazionaria in modo da farlo ruotare intorno alla Terra. In questo modo, il corpo, liberato del suo involucro, offrirebbe una superficie di appoggio per gli astronauti che dunque potrebbero lavorare in tutta calma.

Cosa ci si aspetta di scoprire con questa missione?

Come capite, si tratta di una missione scientifica esplorativa. Prima di tutto, la missione fornirebbe una prova diretta della possibilita’ di cattura degli asteroidi, anche nel caso in cui questi fossero in rotta di collisione con la Terra. Lo studio approfondito del corpo, darebbe poi dati molto precisi sia sulla composizione del corpo sia sui suoi parametri chimico-fisici. Questi dati sono fondamentali per poter perfezionare gli eventuali rimedi distruttivi in caso di pericolo per la Terra.

Dal punto di vista prettamente scientifico, la missione Asteroids Initiative riveste un ruolo di prim’ordine. Come e’ facilmente intuibile, la possibilita’ di studiare corpi di questo tipo in modo cosi’ ravvicinato e con gli strumenti spaziali di cui disponiamo potrebbe offrire molte delle risposte che ancora cerchiamo. In primis, un’analisi completa e non solo superficiale degli asteroidi ci puo’ permettere di capire molte cose in piu’ sull’origine di questi corpi, ma anche sull’origine del sistema solare.

Per chi fosse interessato, vi riporto anche il link alla pagina NASA dedicata a questa proposta di missione:

NASA, Asteroid Initiative

In termini strettamente finanziari, la missione offrirebbe anche uno stimolo in piu’ nel completamente e nella realizzazione dei nuovi sistemi di lancio della NASA. Il sistema SLS, di cui abbiamo parlato nel link riportato prima, sarebbe infatti il mezzo ideale per portare gli astronauti all’esplorazione dell’asteroide catturato ed in orbita intorno alla Terra.

Superficie di Eros (lato 12 metri)

Superficie di Eros (lato 12 metri)

Non pensate assolutamente che questa sia la prima missione di questo tipo realizzata dalla NASA. Come forse qualcuno ricordera’, intorno al 2000 la NASA ha realizzato anche l’importante missione NEAR, Near Earth Asteroids Rendezvous. Obiettivo di questa missione era il monitoraggio ravvicinato e prolungato di asteroidi vicini alla Terra e potenzialmente pericolosi.

Durante la missione NEAR si studiarno in dettaglio, grazie a passaggi ravvicinati, sia Mathilde che Eros. Quello che pero’ forse alcuni ignorano e’ che il 12 febbraio 2001, la sonda NEAR e’ atterrata proprio su EROS.

La scelta di EROS e’ stata fatta a causa del diametro maggiore di questo corpo. Anche se questo NEO non rappresenta un vero pericolo per la Terra, dal momento che la sua orbita non interseca la nostra, lo scopo della missione era quello di acquisire informazioni sulla struttura di questi corpi e dunque comprendere scientificamente l’origine degli stessi.

In realta’, l’atterraggio sull’asteroide non era pensato per questa missione. Dopo essere entrata in orbita intorno ad EROS, NEAR invio’, attraverso i suoi strumenti, moltissimi dati. Giunti al momento di spegnere la missione (perche’ ormai completata) gli ingegneri NASA pensarono di tentare un atterraggio su EROS. Consapevoli della difficolta’ della manovra, gli strumenti di NEAR vennero lasciati accesi durante la fase di atterraggio e la sonda invio’ moltissimi dati utili. Con enorme stupore dei tecnici, dopo l’atterraggio la sonda era ancora funzionante ed invio’ dati molto importanti per i successivi 14 giorni.

Il cratere Psyche su Eros

Il cratere Psyche su Eros

Solo per completezza, vi dico che tramite questa missione si ottennero moltissimi dati utili su EROS, sulla sua struttura interna e superficiale, ma anche parametri orbitali molto precisi che hanno consentito di migliorare notevolmente gli algoritmi ancora oggi usati nel calcolo delle orbite.

Concludendo, la psicosi asteroide scoppiata dopo il caso russo, ha riacceso anche l’interesse scientifico nello studio e nella realizzazione di sistemi di protezione contro i NEO. La missione Asteroids Initiative proposta dalla NASA prevede addirittura la cattura di un piccolo asteride per permettere ad un team di astronauti di studiare in dettaglio il corpo. Gia’ in passato ci furono molte missioni esplorative da parte della NASA, tra cui la piu’ importante e’ certamente NEAR. Al termine di questa missione, si riusci’ addirittura ad atterrare sulla superficie di EROS potendo raccogliere dati molto importanti anche dal punto di vista scientifico.

 

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