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EQL: le luci prima del sisma

4 Gen

Nella sezione appositamente creata:

Hai domande o dubbi?

un nostro carissimo lettore ci ha segnalato un articolo comparso sui giornali a diffusione nazionale riguardante i terremoti ed, in particolare, alcuni segnali che potrebbero essere identificati come precursori di un sisma.

Di cosa stiamo parlando?

Come potete leggere nel commento iniziale, l’articolo in questione si riferisce alle cosiddette EQL, acronimo che sta per Earthquake Lights, cioe’ “luci del terremoto”. Con questo termine is intendono particolari fenomeni luminosi che possono avvenire in concomitanza, o anche diverso tempo prima, un sisma di elevata inensita’. Dal momento che un’immagine vale sicuramente piu’ di tante parole, gli EQL sono fenomeni di questo tipo:

Earthquake Light

Earthquake Light

Come vedete, si tratta di un effetto luminoso che compare come un flash di luce che puo’ durare anche diversi minuti, con colorazioni bianche o che possono comprendere anche piu’ colori dello spettro. La loro posizione non e’ sempre definita ma puo’ andare da altezze elevate fino a pochi centimetri da terra.

L’articolo segnalato afferma che finalmente i ricercatori hanno trovato la reale spiegazione di questi fenomeni sulla cui origine c’era molta confusione e diverse teorie citate. Purtroppo, l’articolo non si limita a dire questo, ma si lancia in supposizioni che lasciano un attimo interdetti. Qualora non lo aveste ancora fatto, vi invito a leggere l’articolo in questione:

Articolo EQL

Non solo si parla di EQL e di questa spiegazione finalmente arrivata, ma si afferma che questi sono senza dubbio dei segnali precursori dei sismi e, soprattutto, conclude con una affermazione alquanto discutibile su un prossimo terremoto catastrofico che avverra’ in Cina in una regione compresa in una striscia di soli 60 Km.

Purtroppo, come sappiamo bene, molto spesso alcuni giornalisti, e non mi riferisco solo al firmatario di quello segnalato visto che le stesse informazioni, piu’ o meno romanzate, le trovate anche su altri giornali, si lasciano prendere un po’ troppo la mano, non rendendosi conto di quello che affermano e soprattutto del panico che articoli di questo tipo possono portare nella popolazione.

Cerchiamo di andare con ordine, capendo prima di tutto cosa si e’ scoperto riguardo alle EQL. Senza dover inventare nulla, possiamo dare il link all’abstract e al riassunto del famoso articolo citato dai giornali:

Abstract

Supplemento all’articolo

Purtroppo, non possiamo dare link all’articolo completo dal momento che e’ pubblicato su una rivista a pagamento.

Prima di tutto, come potete leggere autonomamente, nell’articolo viene fatto uno studio approfondito su alcuni terremoti specifici che si sono avuti nel corso degli anni e su cui ci sono testimonianze di EQL osservate in concomitanza con il sisma principale. Cosa si ottiene da questa analisi? Il fenomeno delle luci sismiche non avviene assolutamente per tutti i sismi, ma solo per alcuni casi specifici in cui si ha un terremoto originato da faglie subverticali con angoli intorno ai 30-35 gradi. Come sappiamo bene, i terremoti sono dovuti al movimento della faglia, movimento che non e’ sempre identico a se stesso ma puo’ avvenire lungo piani ed in direzioni diverse. Bene, per alcuni casi specifici, come quelli descritti, si sono registrati, ma solo in alcuni casi, i fenomeni delle EQL.

Ragionate su questo punto. Il fenomeno e’ stato osservato solo per alcuni terremoti che avvengono con dinamiche particolari. Bene, cosa vi fa capire questo? Semplice, le EQL, allo stato attuale, non possono essere considerate un precursore sismico per ovvi motivi. Prima di tutto, non avvengono per qualsiasi terremoto, non avvengono sempre per un determinato terremoto e, inoltre, ci sono casi in cui sono state osservate anche senza un terremoto di grande intensita’.

Di cosa stiamo parlando? Ovviamente di un fenomeno fisico molto interessante che merita e deve essere studiato. Parlare pero’ di precursore sismico in questo caso e’ fare puramente terrorismo psicologico nelle persone.

A questo punto, cerchiamo anche di rispondere alla domanda iniziale fatta sull’articolo: perche’ avvengono questi fenomeni? L’ipotesi fatta nell’articolo e’ che durante il terremoto, il movimento del terreno negli strati intorno all’epicentro liberi elettroni o altri portatori di carica. Ora, queste cariche possono venire accelerate dalle onde sismiche, che sono ovviamente onde meccaniche, e, sfruttando anche aperture, arrivare in movimento verso la superficie. Nell’articolo si parla infatti di correnti, cioe’ di cariche elettriche in movimento. Arrivate in superficie, queste correnti possono in alcuni casi ionizzare le molecole d’aria che a loro volta si diseccitano emettendo fotoni nel visibile. Lunghezze d’onda diverse per la diseccitazione danno luogo a colorazioni diverse delle EQL. Se si hanno strati separati energeticamente, si possono avere fenomeni con colori simili a quelli dell’arcobaleno. Al contrario, se le eccitazioni, o meglio le conseguenti diseccitazioni, avvengono casualmente, si possono avere EQL biancastre in cui si ha una sovrapposizione di colori.

Questa e’ la spiegazione univoca del fenomeno?

Anche qui, l’articolo fa un passo un po’ troppo lungo. Questa fatta e’ ancora un’ipotesi per la spiegazione delle EQL. Ipotesi ovviamente non campata in aria ma frutto dello studio dei sismi fatto nell’articolo. Analogamente, esistono teorie parallele per spiegare le luci simiche. In particolare, un’altra ipotesi prende origine considerando la piezoelettricita’ dovuta alla rottura di rocce contenenti quarzo. In soldoni, si tratta sicuramente di un fenomeno di natura elettrica. Come queste correnti, ripeto cariche in movimento, vengono create non e’ ancora del tutto chiaro.

Concludendo, cercando di fare luce nella confusione creata, le EQL sono fenomeni osservati e costantemente studiati dai sismologi. L’ultimo lavoro pubblicato fa uno studio di terremoti passati osservando come questo fenomeno sia maggiormente possibile in determinati sismi. Ad oggi, non esiste ancora una spiegazione univoca sull’origine delle correnti di ionizzazione, ma diverse ipotesi tutte ugualmente possibili. Sicuramente, studiare fenomeni di questo tipo consente di avere un quadro molto piu’ chiaro sull’origine dei sismi e puo’ aiutare a capire se esiste un set di fenomeni che, magari correlati tra loro, possono portare a formulare algoritmi predittivi certi in grado di poterci permettere in futuro di predirre terremoti.

 

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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Lampi Radio dall’universo lontano

8 Lug

Come sapete bene, scopo principale di questo blog e’ quello di divulgare la scienza. A questo proposito, diverse volte ci siamo trovati a parlare di recentissime scoperte di cui, al momento, non si sa ancora nulla. Scopo della ricerca e’ anche questo. Molto spesso, i modelli teorici formulati danno indicazioni precise dove cercare cose nuove. Molte altre volte invece, magari per caso, ci si trava di fronte a scoperte del tutto inattese e che richiedono un notevole sforzo perche’ vanno a minare le conoscenze o le supposizioni fatte fino a quel momento.

Perche’ faccio questa introduzione?

Solo pochi giorni fa, e’ stato pubblicato un articolo su Science molto interessante, riguardante il nostro universo. Come sappiamo bene, le nostre attuali conoscenze sono ancora molto lontane dall’essere complete. Questo e’ del tutto normale se pensiamo che stiamo osservando l’universo principalmente dalla nostra Terra basandoci su osservazioni indirette o comunuque molto lontane dalle sorgenti.

La ricerca di cui sto parlando, a cui hanno partecipato anche diversi ricercatori italiani, riguarda l’osservazione, del tutto inattesa, di segnali radio provenienti da distanze cosmologiche. Questi eventi sono gia’ stati ribattezzati FRB, cioe’ “fast radio burst”, tradotto “lampi radio veloci”.

Di cosa si tratta?

Parlando come sempre di teorie catastrofiste, solo poche settimane fa avevamo parlato della WR104, sfruttando in realta’ questa notizia per parlare di Gamma Ray Burst, cioe’ Lampi di Raggi Gamma:

WR104, un fucile puntato verso di noi

Mentre in questo caso si parlava di lampi di radiazione gamma, gli FRB sono invece lampi a frequenza nelle onde radio. Come anticipato, si tratta di segnali la cui origine e’ stata approssimativamente indicata a distanze cosmologiche. Ad oggi, sono stati osservati solo 4 FRB la cui emissione e’ avvenuta tra 5.5 e 10 miliardi di anni luce da noi. Considerando che il nostro universo ha un’eta’ stiamata di circa 14 miliardi di anni, questi lampi sono stati emessi in media quando l’universo aveva all’incirca la meta’ della sua attuale eta’.

Come e’ avvenuta questa scoperta?

Come e’ facile immaginare, il primo FRB e’ stato osservato qualche anno fa e inizialmente si pensava fosse dovuto ad un errore strumentale. Successivamente poi, utilizzando il radiotelescopio australiano CSIRO Parkes da 64 metri, si e’ riusciti ad identificare altri tre eventi.

Perche’ e’ cosi’ difficile registrare gli FRB?

Il problema principale di questi eventi e’, come dice il nome stesso, il segnale molto corto, dell’ordine dei millisecondi. Si tratta dunque di eventi estremamente potenti ma che vengono emessi in tempi molto corti, proprio come un’esplosione che avviene ad onde radio. In realta’, come stimato da calcoli teorici, gli FRB dovrebbero essere tutt’altro che rari nel nostro universo. I 4 eventi osservati sono stati visti in una porzione estremamente ridotta di cielo. Facendo un calcolo statistico, si e’ visto che in realta’ ci dovrebbe essere un evento di questo tipo da qualche parte ogni 10 secondi. Dunque, con una frequenza molto elevata. Il fatto di averli osservati solo ora, se vogliamo, dipende da una questione di fortuna. Trattandosi di eventi cosi’ rapidi, e’ necessario che il radiotelescopio sia puntato proprio nella direzione della sorgente per poter osservare il segnale.

Come si e’ identificato il punto di origine?

In realta’, come anticipato, le distanze sono da considerarsi come una stima. Le onde radio, propagandosi nell’universo, subiscono modificazioni dovute al passaggio attraverso la materia. Detto questo, e’ possibile stimare una distanza di origine appunto osservando in dettaglio lo spettro dei segnali.

Per capire questo concetto, si deve pensare che quando queste onde si propagano verso la Terra dal punto in cui sono emesse, passano nel mezzo intergalattico, cioe’ in quelle regioni di gas e polveri che separano tra loro due Galassie. Bene, attrevarsando queste regioni, principalmente popolate di elettroni, le onde radio ne escono di volta in volta sparpagliate. Osservando lo spettro che arriva a Terra, in particolare proprio questo sparpagliamento, e’ possibile capire quanto mezzo intergalattico e’ stato attraversato e duqnue la distanza della Terra dall’origine del lampo radio. Perche’ diciamo che la distanza e’ solo una stima? Come intuibile, in questa tecnica si fa una stima delle particelle del mezzo intergalattico. Ovviamente non si tratta di supposizioni a caso, ma sono numeri basati su osservazioni dirette e indirette. In questo caso pero’, l’incertezza sulla distanza e’ proprio dovuta all’incertezza con cui si conosce il mezzo intergalattico. Molto piu’ preciso e’ invece il metodo per misurare distanza e velocita’ di una stella classica, come visto in questo post:

Come misurare distanza e velocita’ di una stella

Chi ha prodotto gli FRB?

Come anticpato, e come e’ facile immaginare, questa e’ la domanda a cui si dovra’ dare una risposta. Quando abbiamo parlato di GRB, lo abbiamo fatto partendo da una stella Wolf Rayet che sappiamo essere in grado di produrre questi eventi. Per quando riguarda invece gli FRB, essendo tra l’altro del tutto inaspettati, non e’ ancora stato possibile capire la loro origine. Ovviamente, esistono delle ipotesi fatte per spiegare questi eventi. Alcuni astronomi puntano il dito contro le magnetar, cioe’ stelle di neutroni con campi magnetici molto elevati, in grado di emettere violenti lampi elettromagnetici di raggi X e gamma. Solo pochi giorni fa, e’ stato pubblicato un altro articolo che tenta invece di spiegare gli FRB analizzando il comportamento teorico delle stelle di neutroni supermassive. Questo e’ il link all’articolo per chi volesse approfondire:

FRB, Super Massive Neutron Stars

Ovviamente, si tratta di tutte ipotesi che chiamano in causa corpi astronomici in cui la materia si trova in condizioni molto particolari, perche’ sottoposta a pressione gravitazionale intensa, rapida rotazione o campi magnetici molto elevati. In condizioni normali, non ci sarebbero emissioni di onde radio.

Ovviamente, non potevano certo mancare le ipotesi fantascientifiche circa l’origine di questi segnali. Sulla falsa riga del segnale WOW!:

Il segnale WOW!

c’e chi ha proposto che l’origine del segnale radio sia una lontana civilta’ intelligente che sta cercando di comunicare con noi o anche che siano segnali di avvertimento provenienti da altri mondi su qualcosa che potrebbe accadere. Senza commentare ulteriormente su queste ipotesi, lasciatemi solo fare un’osservazione. I 4 segnali evidenziati finora provengono da punti distanti ben 5 miliardi di anni luce tra loro. Detto questo, mi sembra assurdo pensare che ci sia un popolo che si diverte a spostarsi cosi’ tanto nel nostro universo. Ovviamente, queste ipotesi nascono sulla rete, sono divertenti da leggere, ma non apportano nessuna informazione utili ai fini della ricerca sugli FRB.

A questo punto, non resta dunque che continuare a studiare il fenomeno per cercare di accumulare maggiore statistica, cioe’ nuovi eventi. Questa e’ ovviamente una condizione necessaria per poter verificare le ipotesi fatte o anche per formularne di nuove. Come visto nelle teorie attuali, per alcuni casi, le onde radio dovrebbero essere accompagnate da emissioni di raggi X e gamma. In tal senso, lo studio congiunto dei segnali utilizzando radiotelescopi e strumenti sensibili a queste radiazioni consentirebbe proprio di poter osservare l’emissione congiunta di questi eventi. In questa nuova caccia che si e’ aperta, il radiotelescopio italiano Sardinia, dal punto di vista costruttivo gemello di quello australiano, e che sta entrando nella fase operativa in questo periodo, potra’ dare un notevole contributo.

Studiare eventi di questo tipo ci consente prima di tutto di capire meglio come e’ fatto il nostro universo, evidenziando fenomeni che prima si ignoravano o comportamenti anomali di oggetti celesti conosciuti. Inoltre, alla luce di quanto detto sull’interazione delle onde radio con lo spazio attraversato, l’analisi degli FRB potrebbe consentirci di ottenere nuove informazioni sulla composizione del nostro universo, fornendo nuovo materiale sulle componenti oscure o di antimateria di cui abbiamo parlato in questi post:

La materia oscura

Due parole sull’antimateria

Antimateria sulla notra testa!

Universo: foto da piccolo

Troppa antimateria nello spazio

Concludendo, l’articolo pubblicato solo pochi giorni fa ha evidenziato un fenomeno del tutto inatteso e nuovo nel cosmo. Lo studio degli FRB e’ appena iniziato e vedra’ come protagonista anche un telescopio nostrano gestito dall’INAF. Le informazioni ricavate in questa ricerca potrebbero essere molto utili anche per capire meglio l’origine e la composzione del nostro universo. Come diciamo sempre, ci sono ancora tantissime cose da scoprire. Evidenze come questa ci fanno capire quanto lavoro c’e’ ancora da fare.

 

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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.

 

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