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Trovata plastica nello spazio?

14 Ott

Come sapete bene, oltre a commentare, o meglio lasciatemi dire, a smentire le tante notizie pseudoscientifiche che ogni giorno appaiono sula rete, scopo principale di questo blog e’ quello di cercare di fare, nei limiti delle nostre possibilita’, una corretta divulgazione scientifica. Ovviamente, prendere spunto dalle notizie catastrofiste ci consente di avere argomentazioni che, e sul motivo di questo ci sarebbe molto da scrivere, hanno sempre molto appiglio nelle persone e che spaziano sugli argomenti piu’ disparati.

Passando invece ora alla fase piu’ divulgativa di questo sito, vorrei parlarvi dei risultati di una ricerca apparsa solo pochi giorni fa sulla rivista Astrophyisical Journal. L’articolo rigurda l’evidenza di propilene nell’atmosfera di Titano, la piu’ grande delle lune di Saturno. Aspetto molto interessante di questa ricerca e’ che per arrivare a questo risultato si e’ utilizzato il CIRS, acronimo che sta per Composite Infrared Spectrometer, uno spettrometro infrarosso molto preciso e performante montato a bordo della sonda Cassini-Huygens. Questo strumento consente di poter isolare e identificare molecole con concentrazione anche molto ridotta rispetto alle altre.

Immagine con evidenza delle emissioni spettrali di Titano

Immagine con evidenza delle emissioni spettrali di Titano

Su molti giornali, senza mai dimenticare una buona dose di sensazionlismo, trovate articoli del tipo “trovata plastica su Titano”. Ovviamente, in questo articolo evitero’ di commentare le numerose leggende nate sulla rete riguardo alla presenza di plastica su Titano e da dove questa fosse venuta. A questo punto, conoscendo molto bene questa tipologia di siti, credo che siate in grado di poterlo immaginare da soli.

Perche’ si parla di plastica?

Per poter spiegare questa affermazione, e’ necesssario parlare di un po’ di chimica. Ovviamente, manterremo sempre un profilo divulgativo senza cercare di annoire i lettori.

Il propilene e’ alla base del polipropilene, molecola utilizzata nelle plastiche dei contenutori per alimenti e utilizzata anche per realizzare i paraurti delle macchine. Detto questo, capite da subito da dove e’ nata la storia della plastica trovata su Titano.

Parlare pero’ di propilene come plastica e’ formalmente sbagliato. Cerchiamo di capire il perche’. Molecole di questo tipo fanno parte degli idrocarburi, composti che hanno alla base catene piu’ o meno lunghe di atomi di carbonio. Tra questi composti possiamo distinguere tre famiglie principali: gli alcani, gli alcheni e gli alchini. I primi hanno atomi di carbonio legati da legami singoli e, dal momento che ciascun carbonio ha a disposizione quattro legami, i restanti saranno occupati da atomi di idrogeno. Negli alcheni e negli alchini, sono invece presenti anche legami carbonio-carbonio doppi e tripli, rispettivamente doppi negli alcheni e tripli negli alchini. Per quanto detto in precedenza, se due legami sono occupati legando un carbonio, ci saranno meno posti a disposizione per l’idrogeno e quindi, a parita’ di atomi di carbonio, gli alcani risulteranno piu’ pesanti degli alcheni e questi degli alchini.

Il propene, o propilene, e’ appunto l’alchene con tre atomi di carbonio in fila. Sempre con tre atomi di carbonio avremo poi il propano, l’alcano corrispondente, e il propino, l’alchino con legami tripli.

Fin qui niente di complicato. Negli anni precedenti, nell’atmosfera di Titano erano state trovate molecole sia di propano che di propino. Se volete, sempre con tre atomi di carbonio, mancava all’appello solo il propilene.

Bene, come mostrato dalla ricerca pubblicata in questi giorni, finalmente anche l’alchene con tre atomi di carbonio e’ stato trovato. Se volete, era l’unico che mancava all’appello ed e’ la prima volta che molecole di questo tipo vengono trovate fuori dal pianeta Terra.

Come detto all’inizio, identificare questa molecole nell’atmosfera di Titano non e’ stato assolutamente semplice. L’arduo compito del CIRS e’ stato proprio quello di identificare le emissioni del propilene, presente in concentrazioni molto piu’ basse di altri idrocarburi.

Perche’ sono presenti cosi’ tanti idrocarburi nell’atmosfera di Titano?

Titano e’ un corpo molto interessante per via di alcune caratteristiche che lo rendono in parte simile alla Terra, ha infatti un’atmosfera composita intorno e una pressione solo il 50% maggiore di quella della Terra. Vista la maggiore distanza dal Sole pero’, su Titano la presenza di acqua in forma liquida e’ fortemente svantaggiata. Su questo corpo sono presenti laghi e fiumi ma, al contrario di quelli terrestri, questi specchi sono composti da metano liquido. Sempre di metano liquido sono anche le numerose piogge che si registrano su Titano cosi’ come le nubi e le nebbie. Per analogia sulla Terra, si e’ sviluppato un ciclo del metano molto simile a quello dell’acqua che abbiamo da noi.

Proprio la presenza del metano consente la creazione di idrocarburi a catena piu’ lunga. Quando il metano evapora, a causa della radiazione solare, puo’ essere scisso e gli atomi cosi’ slegati possono ricombinarsi in catene piu’ lunghe formando in questo modo gli altri idrocarburi, tra cui anche il propilene da cui siamo partiti.

Perche’ e’ cosi’ interessante studiare Titano?

Come detto, questo corpo ha delle caratteristiche che lo rendono in parte simile alla Terra. Proprio per questo motivo, la sua atmosfera e’ studiata gia’ da diversi anni, anche come palestra per testare gli strumenti piu’ evoluti, come in questo caso il CIRS della sonda Cassini. Inoltre, Titano e’ uno di quei corpi studiati per capire se siano presenti forme vitali, ovviamente mi riferisco a microorganismi, che basano il loro ciclo sul metano piuttosto che sull’acqua come qui sulla Terra.

Oltre a questi fatti, vorrei sottolineare ancora una volta come, anche se a distanza maggiore dal Sole, su Titano siano presenti reazioni chimiche complesse con la produzione di strutture molecolari a lunga catena, aspetto che rende questo corpo estremamente affascinante da studiare.

 

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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Metano su Marte: c’e’, non c’e’, c’era?

26 Set

Nella sezione:

Hai domande o dubbi

e’ stato richiesto un argomento molto interessante e attuale. Come potete vedere, si chiede un aggiornamento sulle ultime misure fatte da Curiosity, il rover che sta eplorando Marte, alla luce della notizia, tanto pubblicizzata, della concentrazione minore rispetto alle aspettative di metano. Come anticipato, si tratta di un argomento molto interessante e scientificamente importante. Purtroppo, anche questa volta, molti giornali e siti si sono lanciati in notizie eclatanti, senza pero’ spiegare in dettaglio qual e’ il significato di questo risultato, ma soprattutto cosa ci si aspetta per il futuro.

Per chi volesse maggiori informazioni sulla missione e sulle scoperte fatte, abbiamo parlato di Curiosity in questi post:

Curiosity: scoperta sensazionale?

– Curiosity e gli UFO

– Curiosity e gli UFO: dopo le foto, il video. 

Ecco la scoperta di Curiosity

Detto questo, e’ interessante ripercorrere la storia del metano su Marte, ragionando soprattutto su che cosa questa misura significihi.

Cerchiamo di ragionare insieme. Come sapete, a parte per il discorso ufo e avvistamenti vari che lascia il tempo che trova, uno degli obiettivi dell’esporazione spaziale e’, tra i tanti altri, quello di capire se c’e’ vita sugli altri pianeti del Sistema Solare o anche se in passato ci sono state le condizioni affinche’ una qualche forma di vita si sia sviluppata.

Fin qui ci siamo. Ogni qual volta si parla di condizioni adatte alla vita, qual e’ il primo parametro che viene citato? Ovviamente la presenza di acqua. Il motivo di questo e’ scontato per tutti e non c’e’ bisogno di replicarlo. Molte missioni osservative di Marte hanno dimostrato come in passato ci fosse molta acqua sul pianeta rosso. Addirittura sono stati ossservati i segni tipici lasciati da fiumi, laghi e mari, come solchi, ammassi di fanghi essiccati, letti di fiumi ormai asciutti, ecc. Inoltre, sulle calotte di Marte e’ presente ghiaccio. Queste distese hanno anche una variabilita’ stagionale cosi’ come avviene sulla Terra. Anche oggi ci sono evidenze di acqua in forma liquida, anche se in misura estremamente minore in superificie.

Bene, dunque su Marte c’e’ acqua. Questo significa che c’e’ vita? Assolutamente no. Per dirlo in termini matematici, la presenza di acqua sul pianeta e’ una condizione necessaria per sviluppare determinate forme di vita. Questa condizione non e’ pero’ sufficiente, cioe’ se c’e’ vita c’e’ acqua, ma non e’ vero il viceversa.

A questo punto, non avendo visto nessun marziano salutarci attraverso le telecamere dei rover, dobbiamo cercare qualche altro parametro. In questo caso, quello che possiamo vedere e’ se c’e’ metano in atmosfera.

Perche’ e’ importante la presenza di metano?

Prendiamo come esempio la Terra, dove non credo di dover dimostrare che c’e’ vita. L’atmosfera terrestre e’ molto ricca di metano. Da dove viene? Circa il 90% del metano che troviamo nella nostra atmosfera viene da forme vitali. Che significa? Una frazione viene dalla decomposizione di specie che rilasciano questo gas, mentre gran parte viene prodotto direttamente dal metabolismo di alcuni animali. Come sicuramente saprete, monitorare il metano nella nostra atmosfera e’ molto importante per via dell’effetto serra portato da questo gas. Uno dei contributi maggiori al metano viene dalla digestione delle mucche.

Detto questo, capite bene come la presenza di metano in atmosfera puo’ essere in qualche modo legato alla presenza di vita su un pianeta.

Fin qui ci siamo, ma torneremo su questi discorsi a breve per continuare a portare avanti il nostro ragionamento.

Prima di Curiosity, c’erano delle misure della quantita’ di metano nell’atmosfera di Marte? Certamente si, misure, anche se tra loro abbastanza discordi, venivano da osservazioni con telescopi da Terra e da satelliti in orbita intorno al pianeta rosso. Tra queste, vi erano alcune misurazioni che mostravano dati abbastanza entusiasmanti.

Senza troppi giri di parole, vi mosro un’immagine in falsi colori ottenuta partendo dai dati della sonda Mars Express nel 2004:

 

Metano nell'atmosfera di Marte. Fonte: Mars Explorer

Metano nell’atmosfera di Marte. Fonte: Mars Explorer

Cosa rappresenta? Le diverse colorazioni indicano la concentrazione piu’ o meno alta di metano nell’atmosfera di Marte. Come vedete, seguendo la scala in basso, ci sono dei punti che appaiono molto rossi, cioe’ con concentrazioni anche fino a 30 parti per miliardo (ppb) di metano.

Dunque? Su Marte c’e’ o c’era acqua, su Marte c’e’ metano quindi su Marte c’e’ vita!

Questo ragionamento potrebbe esssere azzardato e scientificamente non corretto. Come detto prima, sempre in termini matematici, avere acqua e’ una condizione necessaria, avere metano e’ una condizione necessaria, avere acqua e metano e’ una condizione necessaria, ma nessuna delle due, neanche simultaneamente, e’ una condizione sifficiente.

Non poter gridare alla scoperta del secolo, non significa non fare ricerca. L’evidenza di questi rilasci in atmosfera meritano di essere studiati in dettaglio per vedere se effettvamente sono sinonimo di vita oppure no.

Detto questo, cosa facciamo? Mandiamo Curiosity a vedere direttamente sulla superficie di Marte. Tra i tanti strumenti, il rover ha a disposizione spettrometri pensati proprio per misurare le concentrazioni di gas in atmosfera.

Cosa troviamo?

Come annunciato in questi giorni, Curiosity non ha trovato le concentrazioni sperata di metano. I valori misurati, ponderati su diverese analisi fatte in periodi diversi dell’anno marziano, hanno mostrato valori massimi intorno a 2 parti per miliardo, cioe’ molto meno di quello che si pensava e che e’ stato mostrato nei dati di Mars Express.

A questo punto, un po’ con l’amaro in bocca, cosa dobbiamo dire?

Molte fonti chiudono il discorso dicendo che non c’e’ vita su Marte, mentre altre si appellano al fatto che ci sono errori nella misura o che la vita c’era in passato.

Per ragionare su queste affermazioni e’ necessario riprendere il discorso metano in atmosfera.

Abbiamo detto che sulla Terra abbiamo una concentrazione di circa 1700 ppb di metano. I dati di Mars explorer mostravano picchi da 10-20 ppb. Confrontate tra loro i due numeri. Come vedete, sono profondamente diversi tra loro. Questo non deve portarvi fuori strada. Come detto prima, sulla Terra ci sono, ad esempio, le mucche, su Marte vi aspettate di trovare al massimo qualche batterio.

E’ vero pero’ che Curiosity sta osservando una frazione molto ristretta della superficie marziana, il cratere Gale. Per quanto esteso, questo campione non e’ rappresentativo di tutto il pianeta. Questa e’ una riflessione ragionevole. Notiamo pero’ che se ci fossero forme di vita batteriche, queste si dovrebbero sparpagliare per tutto il pianeta, non solo in determinati punti specifici. Tra l’altro, il cratere Gale e’ stato scelto per le sue proprieta’, per la presenza in passato di corsi d’acqua, insomma se c’e’ vita, dovrebbe essere anche in questo punto.

Torniamo pero’ ai dati di Mars Explorer. Su questa mappa abbiamo visto dei rilasci molto localizzati di metano, non certo un’atmosfera uniforme. Bene, proprio questa particolarita’, ci porta a pensare che il rilascio potrebbe essere causato da altro, non necessariamente da forme di vita.

Come anticipato, sulla Terra il contributo maggiore al metano in atmosfera viene, in qualche modo, da forme di vita. Queste pero’ non sono le uniche sorgenti di questo gas. Esistono processi geologici in grado di produrre metano e scaricarlo in atmosfera. Si tratta, nel nostro caso, di contributi minori rispetto a quelli delle forme di vita, ma comunque presenti e conosciuti. Se su Marte non c’e’ vita, ci potrebbero pero’ essere fenomeni analoghi, e questo spiegherebbe anche la minor concentrazione di metano in atmosfera. Altra ipotesi possibile e’ che su Marte sia presente “olivina”, un minerale che a contatto con l’acqua produce un altro minerale detto “serpentina”. In questo processo viene emesso metano. Abbiamo prove di questo? Certo, l’olivina e’ molto abbondante su Marte sia in superificie che nel sottosuolo. Perche’ pero’ in punti localizzati? Semplice, perche’ in quei punti ci potrebbero essere ancora serbatoi di acqua che sono andati in contatto con il minerale rilasciando metano.

Altra ipotesi che si sta facendo strada in queste ore e’ che oggi non ci sia vita su Marte, ma che magari ci fosse stata in passato.

Possibile questo? Come abbiamo visto, il metano prodotto in qualche modo arriva in atmosfera. Poi? Se il metano rimanesse stabile per sempre, allora sulla Terra, per fare un esempio, la sua concentrazione in atmosfera dovrebbe aumentare linearmente grazie ai continui apporti dagli esseri viventi. In realta’, il metano ha un tempo di vita abbastanza lungo, ma a causa della radiazione proveniente dal sole, viene scisso formando altri gas. La vita media di una molecola di metano in atmosfera e’ intorno a 300-400 anni.

Attenzione, allora e’ possibile che in passato ci sia stata la vita su Marte ed ora non c’e’ piu’ e anche il metano prodotto e’ scomparso. Questo non e’ del tutto vero dal momento che un organismo vivente produce metano ma anche un organismo in decomposizione produce metano. Inoltre, organismi decomposti nel sottosuolo, formano giacimenti di olii che non sono stai assolutamente osservati su Marte, pensate anche solo alla formazione di petrolio.

Detto questo, Curiosity non ha trovato la quantita’ di metano che ci si aspettava. I valori precedenti osservati, come visto rilasci localizzati, possono essere dovuti a fenomeni di natura geologica, che nulla hanno a che fare con la vita.

E’ altresi’ vero che Curiosity ha fatto le sue misure su una superficie ridotta di Marte e inoltre che si e’ limitata a raccogliere campioni a sua portata, cioe’ fino ad 1 metro di altezza da Terra.

Fatte queste considerazioni, la matassa non e’ ancora sbrogliata del tutto. Fatte salve le misure degli anni precedenti e queste di Curiosity, ci deve essere un processo non biologico che ha prodotto metano in atmosfera. Mi sento quasi di escludere del tutto che i rilasci osservati siano di natura biologica, ma questa e’ una mia considerazione personale.

Come studiare il problema?

Semplice, sono gia’ in fase di studio nuove missioni per Marte. La missione Exomars prevede nel 2016 la messa in orbita intorno al pianeta rosso di un satelite per misurazioni dei gas e nel 2018 due nuovi rover in superficie. Questa missione e’ gestita sia dalla NASA che dalla nostra ESA. Oltre a questo, il contributo italiano a questa missione e’ davvero notevole sia dal punto di vista della ricerca che di componentistica realizzata dalle nostre aziende.

Missioni di questo tipo potrebbero aiutarci a capire meglio l’origine del metano e dare una risposta definitiva sulla presenza o meno di vita su Marte.

Ultimissima considerazione, dire non c’e’ metano e’ equivalente a dire non c’e’ vita? Assolutamente no. Anche qui sulla Terra conosciamo diverse forme batteriche che non producono questo gas nel loro metabolismo. Questo ci fa capire nuovamente che questa non e’ una condicio sine qua non. Anche avere tantissimo metano non significa necessariamente avere vita. Pensate, ad sempio, a Titano, satellite di Saturno. Qui l’atmosfera e’ pregna di metano, ci sono laghi di metano, precipitazioni di metano, eppure, a nessuno verrebbe in mente di cercare la vita su Titano.

Come vedete, il discorso e’ sempre aperto, e, al momento, non possiamo certo escludere o dare per certa una qualche forma di vita su Marte. Le ricerche future potranno aiutarci a meglio comprendere questi aspetti o magari anche solo a capire se in passato si possano essere sviluppate forme di vita su qualche pianeta del Sistema Solare.

 

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Una batteria … vivente

19 Set

Come sapete bene, diverse volte ci siamo soffermati a riflettere sulle cosiddette energie alternative. Il punto attualmente raggiunto non puo’ certo essere considerato l’arrivo per il nostro futuro energetico. I sistemi alternativi utilizzati su larga scala, principalmente solare e eolico, sono, allo stato attuale, sistemi a bassa efficienza. Fate attenzione, non voglio certo dire che lo sfruttamento di queste risorse sia inutile, tutt’altro. Quello che sto cercando di dire e’ che queste fonti non sono sfruttate al massimo e, vista la crescita esponenziale della richiesta di energia nel mondo, non potranno certo essere considerate, allo stato attuale, alternative al petrolio o ad altre fonti.

In questa ottica, di tanto in tanto, gettiamo uno sguardo alle ricerche in corso, per mostrare lo stato dell’arte ma soprattutto per vedere possibili fonti alternative in corso di studio.

Proprio in virtu’ di questo, vorrei parlarvi di un’invenzione pubblicata solo pochi giorni fa da un gruppo di ingegneri dell’Universita’ di Stanford. Come forse avrete letto sui giornali, e’ stata prodotta la prima pila a microbi.

Di cosa si tratta?

I microbi in questione appartengono alla famiglia degli elettrogenici, cioe’ microorganismi in grado di produrre elettroni durante la digestione. Detto in altri termini, durante il processo digestivo, questi microbi strappano un elettrone che rimane libero. Questa tipologia di batteri e’ conosciuta gia’ da diverso tempo, quello che pero’ sono riusciti a fare gli autori di questa ricerca e’ trovare il modo efficace di produrre energia da questo processo.

Prima di parlarvi dell’applicazione, vi mostro una foto del dispositivo in questione:

Batteria a microbi

Batteria a microbi

Guardando la foto, vi rendete subito conto che si tratta ancora di un prototipo non industrializzato. Per darvi un’idea, le dimensioni della provetta a cui sono attaccati i fili e’ paragonabile a quella di una batteria per cellulare.

Come funziona la pila?

Come detto, questi batteri producono elettroni liberi durante la digestione. La provetta che vedete contiene due elettrodi. Il primo e’ in carbonio e proprio su questo sono presenti i nostri microbi. Come vedete anche dalla foto, il liquido all’interno della provetta appare molto torbido. Non si tratta assolutamente di un effetto ottico, sono dei liquami veri e propri che offrono il nutrimento per la colonia di microbi presenti all’interno.

Uno dei microbi osservato al microscopio

Uno dei microbi osservato al microscopio

A questo punto, il discorso comincia ad essere piu;’ chiaro. Vengono messi i microbi su un elettrodo in carbonio. Il liquido offre il nutrimento per gli organismi che dunque mangiano felici e per digerire, invece dell’infantile ruttino, producono elettroni.

Sempre all’interno e’ presente un secondo elettrodo, questa volta in ossido di argento. Questo funge da collettore per la raccolta degli elettroni. Ora, per definizione, se avete un moto ordinato di cariche elettriche da un elettrodo all’altro, avete una normalissima corrente elettrica. Dunque, avete la vostra pila.

Come potete immaginare, per sua stessa definizione, questo genere di pile si “scarica” quando la concentrazione batterica e’ cresciuta troppo, scarseggia il nutrimento o quando l’elettrodo in lega di argento e’ saturo di elettroni sulla superficie. In questo ultimo caso, che poi rappresenta il collo di bottiglia della produzione di energia elettrica, basta sostituire l’elettrodo esausto con uno nuovo affinche’ il processo riparta.

Quali sono i vantaggi di questa pila?

Anche se il funzionamento puo’ sembrare molto semplice, questa invenzione apre scenari molto importanti non solo in campo energetico, ma anche ambientale. Come potete facilmente immaginare, questo processo potrebbe essere utilizzato per produrre energia dai liquami, utilizzando questi prodotti di scarto fortemente inquinanti in modo molto intelligente.

Dal punto di vista energetico, si pensa che il sistema possa essere in grado di estrarre circa il 30% del potenziale contenuto nei liquami. Detto in altri termini, la bateria avrebbe un rendimento intorno a questo valore. Pensate sia poco? Assolutamente no. Le normali celle solari attualmente utilizzate hanno efficienze medie intorno al 25%. Solo con celle di ultima generazione si riesce a superare di poco il 30%. Questo significa che il processo microbico ha un rendimento del tutto paragonabile a quello delle celle utilizzate nei pannelli solari.

Come anticipato, e come evidente, lo studio e’ ancora in fase prototipale. In particolare, il problema attuale e’ nel costo dell’elettrodo in ossido di argento che serve da collettore per gli elettroni. Il prezzo troppo alto, rende questo sistema ancora anti-economico e non adatto all’utilizzo su larga scala.

Detto questo, capite bene come questa ricerca sia tutt’altro che terminata. Gli sviluppi futuri sono proprio volti a trovare materiali economici adatti a chiudere il circuito. Il fatto di aver usato all’inizio un materiale piu’ costoso e’ del tutto normale se consideriamo che per prima cosa si doveva dimostrare la correttezza dell’intuizione.

Concludendo, proprio in questi giorni e’ stata pubblicata la ricerca che racconta la costruzione della prima pila a batteri. Questo sistema sfrutta i processi digestivi di alcune tipologie di microbi in grado di liberare elettroni. La batteria realizzata ha un’efficienza paragonabile a quella delle celle solari e la ricerca e’ attualmente impegnata per trovare materiali economici da utilizzare per la raccolta degli elettroni al posto del costoso ossido di argento.

 

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

Lago Vostok, c’e’ vita?

12 Lug

Qualche mese fa, avevamo parlato del lago Vostok:

I misteri del lago Vostok

Come visto, questo e’ un lago cosiddetto subglaciale, che si trova sotto piu’ o meno 4 Km di ghiaccio dell’Antartide e la cui esistenza, anche se predetta negli anni prcedenti, e’ stata confermata solo nei primi anni ’90 grazie ai monitoraggi satellitari.

Perche’ e’ interessante questo lago?

Prima di tutto, pensare ad uno specchio d’acqua sepolto sotto 4 Km di ghiaccio ben compatto, fa impressione. Inoltre, molti studi sono stati condotti su questo lago per cercare di capire se potesse asserci vita al suo interno. Questa supposizione e’ ovviamente molto affascinante. Il lago Vostok presenta condizioni veramente difficili. Oltre alla sua profondita’ sotto il ghiaccio, dobbiamo considerare la totale assenza di luce solare, ma anche l’enorme pressione a cui le sue acque sarebbero sottoposte.

Come visto nell’articolo precedentemente riportato, le acque del lago sarebbero sotto un attento studio, appunto per valutare la presenza o meno di forme di vita aliene. Con questo termine non intendiamo assolutamente forme di vita provenienti da altri pianeti, bensi’ organismi viventi completamente isolati dall’ecosistema Terra e che, in linea di principio, potrebbero aver avuto uno sviluppo del tutto autonomo e indipendente.

Foto satellitare del ghiaccio sopra al Vostok

Foto satellitare del ghiaccio sopra al Vostok

Per meglio comprendere questo concetto, pensate che le acque del Vostok sono rimaste isolate per circa 15 milioni di anni. In questo periodo infatti, il Vostok e’ stato isolato dalla sua calotta di ghiaccio, lasciando al loro destino tutte le forme di vita eventualmente contenute nel lago.

Bene, detto questo, nell’articolo precedente abbiamo illustrato la tecnica pensata per prelevare un campione di acqua. Come visto, questa tipologia di analisi evita assolutamente un contatto tra la trivella di perforazione e l’acqua del lago. Per fare questo, le trivelle lasciano un setto di ghiaccio, che viene poi spaccato dalle pressioni interne. Questo metodo di ricerca permette di evitare il contatto, raccogliere un campione, ma soprattutto l’acqua fuoriuscita dal lago viene immediatamente congelata, sigillando nuovamente il lago dall’esterno.

Perche’ stiamo tornado a parlare del lago?

Come visto nell’articolo precedente, attraverso queste perforazioni erano stati raccolti circa 40 litri di acqua superficiale del lago. Ad una prima analisi, si era evidenziata la presenza di tracce di DNA e RNA non conosciute, cioe’ non appartenenti a specie animali conosciute sulla terra.

Queste prime misure, avevano suscitato un vespaio di polemiche da parte della comunita’ scientifica dal momento che molti esperti considerano la tecnica utilizzata non sicura. Con questo si intende che ci potrebbero essere contaminazioni dall’esterno in grado di falsare il risultato delle analisi.

Ora, a distanza di mesi, sono state condotte ulteriori analisi sul campione di acqua. I risultati ottenuti sono davvero interessanti. Delle 3507 sequenze di geni trovate, 1623 appartengono a specie conosciute. Di che tipo di sequenze si tratta? Il 94% proviene da batteri mentre il 6% viene da organismi piu’ complessi.

Cosa significa organismi piu’ complessi?

Questo 6% appartiene a funghi, molluschi e crostacei. Ma c’e’ di piu’, una frazione di questi geni appartengono a specie che normalmente vivono all’interno di animali piu’ grandi come, ad esempio, pesci.

Come interpretare questo risultato?

Sulle ali dell’entusiamo, si potrebbe arrivare alla conclusione che il lago Vostok nasconda un ecosistema molto complesso, formato non solo da batteri, ma anche da animali piu’ grandi. Le sequenze sconosciute di DNA e RNA possono farci pensare che nei 15 milioni di anni di isolamento, la vita abbia subito uno sviluppo diverso rispetto a quella della superficie. Questo sarebbe normale pensando alle condizioni estreme all’interno del lago. Proprio in questo ambiente inospitale, come detto buio assoluto e forti pressioni, potrebbero vivere non solo batteri, e questo non ci sorprende visto che sono stati trovati batteri in ambienti in cui si pensava impossibile avere la vita, ma soprattutto animali piu’ grandi e complessi. Una prima supposizione che potrebbe essere fatta e’ che ci siano sorgenti calde all’interno del lago, in grado di riscaldare alcuni strati delle acque.

E’ possibile questo scenario?

In linea di principio si, ma bisogna essere molto cauti. Come avvenne qualche mese fa, e come raccontato nel precedente articolo, anche in questo caso possono essere mosse le stesse critiche alla tecnica di raccolta dei campioni. Come detto, le trivelle, dal momento che non erano pensate per questo scopo, non sono state sterilizzate. Questo ovviamente potrebbe aver causato una contaminazione del campione con sequenze precedentemente attaccate alle trivelle. Inoltre, diversi esperti pensano che il metodo di ritorno del campione in superificie non assicuri una chiusura ermetica e che quindi, durante il suo ritorno attraverso i 4 Km di ghiaccio, il volume potrebbe essere stato contaminato.

Sicuramente, alla luce di quanto detto, e’ molto affascinante pensare al Vostok come un ecosistema ricco, completamente isolato e potenzialmente diverso da nostro. Dal punto di vista scientifico pero’, e’ doveroso andare con i piedi di piombo. In analisi di questo tipo bisogna essere sicuri che tutto sia stato fatto a regola d’arte per evitare di incorrere in errori macroscopici.

Uno studio attento del Vostok e’ importante anche per capire l’eventualita’ di formazione della vita su altri pianeti. Come sappiamo, le condizioni del lago sono simili a quelle che potremmo trovare su altri pianeti del Sistema Solare e non. Comprendere l’eventualita’ di formazione della vita in luoghi cosi’ inospitali, potrebbe farci capire se esite la possibilita’ che ecosistemi di questo tipo si possano formare anche fuori dal nostro pianeta. Nei prossimi mesi ci saranno sicuramente ulteriori risultati da discutere e, alla luce di quanto detto, non resta che aspettarli con ansia.

 

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I misteri del lago Vostok

20 Mar

Ho ricevuto diversi contatti da parte di utenti che chiedevano il mio punto di vista sul lago Vostok in Antartide. In particolare, l’attenzione su questo specchio d’acqua subglaciale e’ riaumentata negli ultimi giorni dopo l’annuncio che vorrebbe una nuova forma di vita prelevata dalle acque del lago.

Cerchiamo di andare con ordine, capendo prima di tutto cos’e’ questo lago Vostok per poi arrivare a discutere questa nuova scoperta.

Ad oggi, sotto i profondissimi ghiacci dell’Antartide, sono stati scoperti circa 70 laghi, definiti appunto “subglaciali”. Si tratta di specchi d’acqua rimasti intrappolati nel ghiaccio per milioni di anni e, molto probabilmente, esistenti gia’ in tempi remoti quando l’Antartide non aveva l’aspetto che conosciamo oggi.

La posizione del lago Vostok in Antartide

La posizione del lago Vostok in Antartide

Il lago Vostok e’ appunto uno di questi laghi subglaciali. Il nome viene dall’omonima base russa proprio in prossimita’ del lago. Il Vostok venne scoperto nel 1959 dal geografo russo Kapitsa, e la conferma della sua esistenza venne confermata nel corso degli anni grazie a diverse tecniche utilizzate per determinare l’esatta posizione e grandezza. Per darvi qualche numero, il lago ha una lunghezza di 250 Km, una larghezza di 50 Km e le sue acque raggiungono una profondita’ massima di 1000 metri. La cosa che rende “speciale” questo lago e’ che la sua superficie si trova a circa 4 Km sotto il ghiaccio dell’Antartide.

La temperatura delle acque e’ di circa -3 gradi centigradi. Perche’ a questo valore si parla di acqua e non di ghiaccio? Semplicemente perche’, all’interno del volume in cui si trova il lago, le alte pressioni in gioco abbassano la temperatura di fusione del ghiaccio lasciando l’acqua nello stato liquido.

Ora, questo ambiente difficile ha praticamente sigillato il lago da qualsiasi contatto con il mondo esterno, trasformandolo in una vera e propria “capsula del tempo”. Gia’ al tempo della sua scoperta, molto si e’ fantasticato sulle acque del lago Vostok. Il completo isolamento dall’esterno potrebbe aver bloccato delle forme di vita all’interno cosi’ come erano presenti milioni di anni fa sul nostro pianeta. In alternativa, ci potrebbe essere stata un’evoluzione indipendente sotto la calotta di ghiaccio rispetto a quanto avvenuto in superficie. Tutte ipotesi possibili, affascinanti, ma che per molto tempo sono rimaste tali vista l’impossibilita’ di raggiungere le acque del lago per dare una sbirciatina all’interno.

Il problema principale per un’esplorazione del lago non e’ ovviamente nel poter disporre di trivelle in grado di arrivare a 4 Km di profondita’, questo e’ facilmente fattibile. Raggiungere pero’ la zona del lago implicherebbe una connessione diretta tra questo ambiente, che possiamo definire extraterreste o non terrestre nel vero senso della parola, e il nostro. Supponiamo che ci siano forme di vita all’interno del lago. Ovviamente per forme di vita intendiamo forme batteriche. Mettere in contatto il nostro mondo con il Vostok potrebbe provocare un inquinamento patogeno tra i due mondi. Per dirla in parole povere, ragionando per assurdo, potrebbe capitare che un batterio del nostro mondo possa distruggere questo microclima nel giro di pochi minuti.

Proprio queste ipotesi hanno bloccato per diverso tempo il prelevamento di campioni di acqua dal lago.

Ora cosa e’ cambiato?

All’inizio del 2013 gli scienziati russi hanno proposto una nuova tecnica di esplorazione che, stando a quanto riportato, avrebbe impedito l’inquinamento dell’ambiente. Invece di arrivare fino alla superficie del lago, la tecnica prevede di forare il ghiaccio lasciando un diaframma di ghiaccio di pochi metri. In questo caso, propria l’alta pressione all’interno del Vostok, avrebbe incrinato il setto ghiacciato facendo fuoriuscire acqua dal lago. Ovviamente, appena uscita, l’acqua sarebbe immediatamente ghiacciata richiudendo il setto e preservando l’ambiente interno.

Morfologia del Vostok sotto lo strato ghiacciato

Morfologia del Vostok sotto lo strato ghiacciato

Questa tecnica, sempre a detta dei russi, avrebbe funzionato e finalmente un campione di acqua sarebbe stato prelevato. All’inizio di quest’anno questa notizia e’ stata data da moltissimi giornali del mondo e l’attesa per i risultati delle analisi biologiche ha lasciato per diverso tempo i ricercatori col fiato sospeso.

Bene, queste analisi sono finalmente arrivate. Cosa e’ stato scoperto? All’interno del campione prelevato, e’ stato individuato un batterio non conosciuto sulla Terra. Da qui, si e’ tornati a parlare di alieni, forme di vita sconosciute, ambiente quasi spaziale, ecc.

Senza lasciarci prendere dal sensazionalismo, come ormai siamo abituati, analizziamo questa notizia in dettaglio.

Prima di tutto, perche’ e’ cosi’ importante studiare il Vostok? Oltre che per il fascino di questa missione, l’analisi di queste acque potrebbe aiutarci a capire meglio il nostro universo. La conformazione del lago e’ del tutto simile a quella che sappiamo esistere su alcune lune del nostro Sistema Solare. Solo per darvi un esempio, Europa, una delle lune di Giove, presenta laghi interni simili a quello in Antartide. L’individuazione di forme di vita all’interno del Vostok potrebbe dunque essere un segnale di un risultato analogo anche nello spazio.

Cosa significa che e’ stato trovato un batterio non esistente sulla Terra? Quando si fanno analisi di questo tipo, si analizza il DNA degli organismi presenti e lo si confronta con quello delle specie conosciute sulla Terra. Il DNA e’ composto da una sequenza di informazioni e per questo motivo si parla di somiglianza ad una certa percentuale proprio per indicare sequenze di informazioni conosciute o meno. Quando si dice che nel lago sono tate trovate forme di vita non conosciute, significa che dall’analisi del DNA per il batterio in questione, questo assomiglia a qualcosa che conosciamo solo per l’86%, cioe’ il 14% delle informazioni non ci sono note. Per parlare di specie anomala, viene richiesta una non somiglianza maggiore del 10%. Detto questo, il batterio in questione puo’ essere definito una forma di vita sconosciuta sulla Terra.

Ripeto, stiamo parlando di batteri. Supponendo che le informazioni siano corrette, questo risultato non significa affatto che il batterio sia di origine aliena o che provenga da un altro pianeta. Semplicemente, non assomiglia a quello che conosciamo. Tenete sempre a mente che stiamo parlando di un ambiente che si e’ sviluppato sulla Terra per milioni di anni isolato dalla Terra stessa.

Perche’ utilizzo tutti questi condizionali? Semplicemente perche’ questa scoperta e’ ancora al vaglio della comunita’ scientifica. L’annuncio di questo risultato e’ stato dato solo pochi giorni fa dai ricercatori russi e ha anche suscitato un vespaio di polemiche.

Prima di tutto, la tecnica proposta per il prelievo del campione e’ si valida per isolare il Vostok dall’ambiente esterno, ma molto probabilmente non lo e’ per impedire la contaminazione del campione prelevato. Dalle analisi condotte in laboratorio, nel campione sono state trovate tracce di kerosene, utilizzato per mantenere il foro aperto e per le trivelle, microorganismi di origine sicuramente terrestre e anche batteri che normalmente vivono sulla pelle umana. In tutto questo, c’e’ poi il batterio di origine sconosciuta di cui stiamo parlando.

Queste critiche non provengono ovviamente da me, ma dalla comunita’ scientifica che ha commentato l’annuncio. Molti infatti hanno definito l’annuncio prematuro e criticato il risultato alla luce della forte contaminazione terrestre mostrata.

Ora, ovviamente, corretto o meno il risultato, queste analisi hanno mostrato prima di tutto la possibilita’ di prelevare campioni dal lago ma soprattutto che, forse, esistono forme di vita all’interno della calotta ghiacciata e che queste siano sopravvissute e si siano sviluppate per milioni di anni in completo isolamento. Inutile discutere sulla massiccia speculazione riservata al lago Vostok e alle sue forme di vita, rimaniamo in ambito scientifico mostrando risultati veri.

Solo per completezza, rendiamoci conto di quanto difficile sia l’ambiente del lago Vostok. Se esistessero forme di vita al suo interno, significherebbe che queste si sono sviluppate e vivono 4 Km sotto il ghiaccio dell’Antartide, in acque assolutamente non raggiunte dalla radiazione solare e soprattutto in un ambiente supersaturo di ossigeno. Condizioni assolutamente non adatte alla vita anche se conosciamo batteri che vivono in condizioni altrettanto difficili.

Sicuramente pero’, lo studio del lago Vostok ci permettera’ di fare nuove importanti considerazioni sulla teoria dell’evoluzione, di capire meglio se la vita e’ possibile sugli altri pianeti del Sistema Solare e, perche’ no, anche di trovare qualche nuova forma di vita in grado di vivere dove pensavamo non fosse possibile.

Per il futuro, si sta gia’ pensando a nuovi metodi di esplorazione per impedire la contaminazione dei campioni. In particolare, e’ attualmente allo studio un piccolo robot sonda da mandare all’interno del lago proprio per prelevare direttamente un campione di acqua da analizzare. Come e’ facilmente intuibile, alcune specie viventi potrebbero essersi sviluppate in profondita’ nel lago e il prelievo diretto e’ l’unico modo utile per poterle individuare.

Concludendo, non resta che attendere nuovi importanti risultati da queste ricerche. Ad oggi, il lago Vostok resta ancora un mistero da comprendere a pieno. Per il momento possiamo ancora fantasticare liberamente, ma senza speculare, sulle meraviglie biologiche che queste profonde acque potranno mostrarci.

 

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

Onde di schiuma nel Queensland

29 Gen

Ogni tanto ci piace tornare a parlare di fenomeni naturali molto strani che avvengono nel mondo, e che spesso offrono spunti molto appetibili per tanti siti catastrofisti o complottisti.

Questa volta, vorrei parlare di un fenomeno molto particolare avvenuto in Australia, e precisamente nel Queensland, dove un’enorme quantita’ di schiuma e’ arrivata dal mare invadendo completamente la citta’ di Mooloolaba. Per darvi un’idea della portata del fenomeno, vi mostro una foto trovata su web:

La schiuma che ha invaso l'Australia negli ultimi giorni

La schiuma che ha invaso l’Australia negli ultimi giorni

Intere zone della citta’ sono state invase da milioni di metri cubi di una densa schiuma che ha causato anche non pochi danni alla circolazione e alla sicurezza delle persone.

Come potete facilmente immaginare, su molti siti si e’ preso spunto da questo accaduto per tornare a parlare di fine del mondo o anche di un fenomeno causato dalle scie chimiche, da Haarp o da qualche altro marchingegno che la scienza starebbe sperimentando per avvelenarci.

Solo per completezza, vi dico subito che sulle decine di siti che ho visto, nessuno di questi riportava la causa di questo strano fenomeno, escluse ovviamente le solite ipotesi dette prima, ma solo la solita frase “gli esperti brancolano nel buio” sottolineando che fenomeni di questo tipo sono del tutto nuovi e mai verificati.

Cerchiamo dunque di fare chiarezza e di capire meglio.

Informazione nota, e piu’ o meno riportata da tutti i siti, e’ che solo pochi giorni prima, nelle stesse zone, era passato l’uragano Oswald. Questo potrebbe essere un buon inizio di discussione, ma personalmente non lo vedrei come l’unica causa di questo fenomeno ambietnale. Per quanto l’uragano possa aver causato forti venti, e questi agitato le acque della costa, non credo che centrifugando l’acqua del mare riuscirete mai ad ottenere una schiuma cosi’ compatta.

Dimenticavo, vorrei aggiungere anche un’altra foto da discutere insieme:

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Come vedete e’ solo un’altra immagine in cui si vede la stessa schiuma che invade le strade della citta’. C’e’ solo una differenza fondamentale che ho omesso appositamente di dire, questa seconda foto non e’ stata scattata nel Queensland pochi giorni fa, ma nel 2011 a Blackpool in Inghilterra. Per dirla tutta, questo fenomeno si ripete in Inghilterra circa una volta all’anno.

Dunque? Questa rapida considerazione, ci consente subito di smentire categoricamente l’affermazione che fenomeni di questo tipo non si sarebbero mai verificati in passato.

Per quanto riguarda invece la causa el fenomeno, vi racconto l’evoluzione delle considerazioni scientifiche avvenute per i fenomeni inglesi.

Per prima cosa, si parlo’ di una schiuma prodotta dalla decomposizione di un’alga. La cosa che pero’ non convinse da subito fu che non erano conosciute alghe in grado di provocare fenomeni cosi intensi durante la loro decomposizione. Inoltre, a parte un leggero grado di oleosita’, la sciuma non presentava odori particolari. Anche le analisi fatte dagli esperti, non hanno mostrato in nessun caso alcun grado di tossicita’ della schiuma, e questo e’ vero sia per il caso inglese che per quello australiano.

Cerchiamo di ragionare un attimo sull’ipotesi alga. Come detto, in Inghilterra questo e’ un fenomeno che avviene con una certa ricorrenza, ma in australia non si era mai verificato prima. Se la schiuma fosse provocata da un alga, allora sarebbe da chiedersi che cosa avrebbe spinto questa particolare alga ad invadere una zona di mare in cui non era presente prima. Capite bene che se questa ipotesi fosse verificata, allora si dovrebbe aprire una discussione ben piu’ grande sulla modificazione del clima, sulla variazione delle correnti marine o anche sull’inquinamento di zone di mare sempre maggiori.

Premesso che tutti questi problemi esistono indipendentemente dalle alghe o meno, la schiuma non e’ assolutamente prodotta dalla decomposizione di questi organismi.

La vera causa e’ da ricercarsi nei solventi utilizzati dalle petroliere e dalle piattaforme petrolifere per pulire le cisterne. Questa operazione viene in genere fatta leggermente a largo utilizzando solventi chimici non dannosi per l’ambiente. In particolare, questi solventi sono piu’ leggeri dell’acqua marina, per cui formano un sottile strato superficiale che viene poi naturalmente disperso dalle correnti. Solo per chiarezza, ci stiamo riferendo ad operazioni consentite e che utilizzano solventi completamente biodegradabili e assolutamente non nocivi per l’ambiente marino.

Ora, se per qualche motivo, la zona in cui si forma questo strato di solventi e’ interessata da un forte vento, il rimescolamento delle acque puo’ portare alla formazione di questa notevole e persistente schiuma. Questa spiegazione bene si sposa sia agli eventi inglesi che al caso australiano. Nel primo caso, le coste in questione sono da sempre interessate da un forte vento proveniente dal mare verso la costa, mentre in Australia, come detto prima, nei giorni precedenti, l’uragano Oswald aveva provocato fortissimi venti in tutta la zona.

Questa e’ la vera causa della formazione della schiuma che abbiamo visto. Come anticipato, e come confermato dalle analisi chimiche-batteriologiche effettuate, la schiuma e’ assolutamente non tossica cosi’ come i solventi che la provocano.

Concludendo, siamo in presenza di un fenomeno non del tutto naturale perche’ causato in parte dall’uomo, ma assolutamente non pericoloso e non dannoso. Inutile quindi sottolineare la totale estraneita’ di questi avvenimenti con le solite ipotesi complottiste tanto care a molte persone.

 

 

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