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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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Scoperto il piu’ grande vulcano sommerso …. ma spento

7 Set

Diverse volte ci siamo soffermati a parlare di vulcani, sopratutto analizzando la situazione di quelli italiani:

Cosa succede in Campania?

Due parole sull’Etna e sullo Stromboli

ma soprattutto, in molti post, abbiamo parlato del grande vulcano sommerso italiano, il Marsili:

Marsili e terremoto siciliano

– Il vulcano Marsili

– Immagine ricostruita del Marsili

– Il risveglio del Marsili

Marsili: una fonte di energia enorme!

Perche’ i vulcani interessano tanto? La risposta e’ molto semplice, un vulcano e’ una fonte di energia immensa. Le eruzioni sono fenomeni naturali di una potenza tale da spaventare chiunque. Questi eventi ci mostrano quanto vivo sia il nostro pianeta e quanto sia irrequieta la situazione che ribolle sotto i nostri piedi.

Posizione del Massiccio Tamu

Posizione del Massiccio Tamu

Perche’ faccio questa introduzione?

Come avete letto dal titolo, proprio in questi giorni e’ stato individuato il piu’ grande vulcano sottomarino del mondo. La scoperta e’ stata fatta da un team di geologi dell’universita’ di Houston a circa 1500 Km dalle coste del Giappone. L’enorme vulcano in questione ha una superficie di ben 310000 Km^2 ma con un’altezza minuscola in confronto all’estensione, appena 4000 metri. Praticamente, se ipotizzassimo di essere in piedi sulla cima del vulcano, non riusciremmo ad apparezzare la pendenza delle sue pareti. L’estensione e’ paragonabile a quella dell’intera Italia.

Come si chiama questo vulcano?

Leggendo in rete trovate scritto, testuali parole, “al vulcano e’ stato dato il nome di Massiccio Tamu”. Perche’ sottolineo questo aspetto? Semplice, secondo voi, con tutti i mezzi a disposizione oggi, nessuno si era mai accorto di questo gigante la cui cima e’ appena 2000 metri sotto il livello dell’oceano? Ovviamente la risposta e’ no. Data la sua forma molto strana, bassa e molto larga, si pensava che il massiccio fosse stato formato da diversi vulcani in successione oppure che si trattasse di un altopiano sottomarino come ce ne sono tantissimi sotto i fondali oceanici.

Il nome Tamu significa infatti “Texas A&M University” proprio a ricordare l’universita’ di appartenenza dei ricercatori che circa 20 anni fa individuarono per la prima volta il massiccio. Grazie invece agli studi recenti, si e’ visto come la struttura del Tamu sia coperta da una singola eruzione vulcanica in cui si evidenzia un punto centrale con colate a 360 gradi. Questo proprio a dimostrare l’esistenza di un singolo cratere al centro.

Planimetria del Vulcano

Planimetria del Vulcano

Secondo i geologi, il Massiccio Tamu si e’ formato circa 150 milioni di anni fa, probabilmente in un punto in cui la crosta terrestre e’ piu’ sottile. Poco dopo la sua formazione, circa 145 milioni di anni fa, c’e’ stata la grande eruzione che ha lasciato la struttura come la vediamo oggi, con lava proveniente in grande quantita’ dal mantello. Detto questo, capite subito che il vulcano e’ praticamente spento da ben 145 milioni di anni. E’ sempre meglio specificare questo punto per evitare che inizi la speculazione anche su questo vulcano.

Il Massiccio Tamu, grazie alla sua estensione totale, si posiziona di diritto al primo posto della classifica dei vulcani piu’ grandi della Terra. Il precedente primato apparteneva al Mauna Loa nelle Hawaii con appena 5200 Km^2 di estensione, cioe’ appena il 2% del Massiccio Tamu. Ovviamente, cosi’ come avvenuto per questa scoperta, la classifica e’ sempre aperta. Si conoscono diverse catene montuose sui fondali oceanici e per molte di queste si pensa che siano presenti piu’ vulcani affiancati. Magari, approfondendo gli studi, si potrebbe capire che alcune di queste sono singoli vulcani con una forma simile a quella del Tamu.

Il Massiccio Tamu oltre ad essere il piu’ grande della Terra, ha un’estensione paragonabile a quella dei grandi vulcani del Sistema Solare. Come forse sapete, il piu’ grande vulcano, questa volta attivo, del sistema solare si trova su Marte ed e’ noto come Monte Olimpo. L’altezza di questo vulcano e’ di ben 25 Km e la sua forma e’ facilmente visibile anche con un piccolo telescopio domestico. Anche se le altezze sono profondamente diverse, il Tamu ha un’estensione solo il 25% minore del Monte Olimpo.

Il Monte Olimpo su Marte ripreso dalla Viking 1

Il Monte Olimpo su Marte ripreso dalla Viking 1

Per farvi capire l’enorme altezza del vulcano marziano, fino a poco tempo fa si pensava addirittura che la cima del vulcano fosse all’esterno dell’atmosfera del pianeta rosso. Studi molto recenti hanno invece dimostrato che la pressione atmosferica sulla cima sia appena del 2%, ma non nulla, rispetto a quella a terra. Di contro, per fare un esempio, la pressione sulla cima dell’Everest e’ il 25% di quella che si registra a livello del mare.

Ovviamente, oltre che per l’imponenza dei numeri, il massiccio Tamu rappresenta un ottimo laboratorio per i geologi. Come potete facilmente capire, uno studio attento del vulcano puo’ permetterci di capire meglio l’origine dei grandi vulcani terrestri e del sistema solare, comprendere la struttura interna del nostro pianeta e quanto magma e’ contenuto all’interno, oltre ad avere campioni di roccia con una datazione precisa.

Concludendo, proprio in questi giorni si e’ capito che il Massiccio Tamu, conosciuto da circa 20 anni, e’ in realta’ un singolo grande vulcano con un’estensione di ben 310000 Km^2. Questo valore rende il Tamu il piu’ grande vulcano del pianeta e uno dei maggiori del sistema Solare. Fortunatamente, il vulcano si e’ spento poco dopo la sua formazione con una grande eruzione sottomarina che ha formato la struttura di cui abbiamo parlato, profondamene diversa da quella che immaginiamo per i coni vulcanici. La scoperta del vulcano offre innumerevoli opportunita’ di studio per i geologi e per capire l’origine e la struttura del nostro stesso pianeta.

 

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

La danza degli storni

30 Gen

 

Questa volta, vorrei scrivere un post diverso rispetto ai soliti. Non fraintendete, parliamo sempre di scienza e di fenomeni naturali, ma per un momento vorrei mettere da parte tutte quelle teorie catastrofiste che tutti i giorni ci vengono proposte in rete.

Guardando dalla finestra, mi sono incantato qualche minuto a vedere uno dei piu’ belli spettacoli naturali che, soprattutto in questo periodo, abbiamo la possibilita’ di ammirare, il movimento in cielo di uno stormo di uccelli. In questo caso, tutti sanno a quale fenomeno mi sto riferendo. Migliaia di uccelli, in genere “storni”, volano insieme formando delle figure che cambiano rapidamente forma offrendo allo spettatore uno spettacolo come di ombre in movimento armonico.

Uno stormo di storni in movimento

Uno stormo di storni in movimento

Le domande interessanti che possiamo porci sono: perche’ avviene questo? Come fanno migliaia di storni a decidere quale movimento eseguire con un perfetto sincronismo?

Quello che forse non tutti sanno e’ che la scienza si e’ interrogata su queste questioni, organizzando dei veri e propri gruppi di studio comprendenti fisici, biologi, ornitologi e matematici.

Fino a qualche tempo fa, ad esempio, si pensava che lo stormo seguisse una singola traiettoria decisa da un leader del gruppo e che di conseguenza il movimento osservato fosse solo dovuto agli altri uccelli intenti a seguire il volo del capo. In realta’, questa ipotesi non e’ reale, ma la risposta scientifica e’ assai piu’ complessa e affascinante.

Il movimento collettivo che possiamo osservare per gli storni in volo, non e’ in realta’ l’unico di questo tipo. Discorso analogo puo’, ad esempio, essere fatto per i branchi di pesci nei mari, per gli erbivori che si spostano in branco o anche per alcuni tipi di insetti abituati a volare in gruppi numerosi. Capite dunque che comprendere queste dinamiche, permette di capire meglio e piu’ a fondo i meccanismi cognitivi seguiti nel mondo animale.

Il progetto europeo STARFLAG nasce appunto per trovare una risposta a questi comportamenti. Come anticipato, questo gruppo multidisciplinare nasce con lo scopo di modellizzare i movimenti complessi di alcuni animali, ma anche di capire il perche’ questi moti, apparentemente disordinati, vengano eseguiti.

La metodologia di ricerca seguita non e’ affatto semplice ed ha richiesto l’utilizzo di filmati ad alta definizione, immagini in sequenza ravvicinata per osservare i singoli spostamenti, ma anche l’utilizzo di potenti supercomputer per modellizzare e prevedere il comportamento nel tempo di un sistema complesso formato da migliaia di esemplari.

I risultati di questa ricerca sono stati estremamente positivi ed hanno trovato le risposte a molte delle domande che ci siamo posti all’inizio.

Per prima cosa, come anticipato, l’ipotesi del leader che segna la traiettoria e’ da scartare. Movimenti, comportamenti e decisioni non si basano su un singolo, bensi’ su un organizzazione locale basata su pochi elementi. Cosa significa questo? Ciascun animale cerca di imitare quello che fanno i suoi primi vicini, cioe’ gli altri animali presenti in un ristretto spazio tridimensionale. Detto in altri termini, uno storno si muove copiando i movimenti solo di 6 o 7 uccelli vicini a lui. Lo stesso fanno tutti gli animali, creando in questo modo un sistema di trasmissione a catena dei movimenti, capace di far viaggiare l’informazione ad una velocita’ abbastanza elevata.

Questa prima informazione e’ molto significativa e ci spiega perche’, osservando il movimento dello stormo, l’intero gruppo sembra muoversi in aria quasi disegnando un ombra in movimento. Se il sistema di trasmissione delle informazioni fosse diverso, ad esempio dei movimenti stabiliti e eseguiti in sequenza, vedremo un movimento piu’ rigido e molto piu’ simile a quello delle nuotatrici sincronizzate.

Perche’ vengono eseguiti questi movimenti?

Come spesso accade in natura, la spiegazione a determinati comportamenti e’ da ricercarsi nella lotta alla sopravvivenza. Anche nel caso degli storni, questo raggruppamento di elementi e’ una buona difesa contro l’attacco dei predatori.

In questo caso pero’, basterebbe formare un gruppo. Perche’ avviene il movimento di cui stiamo discutendo? Parlando sempre di leggi di natura, il piu’ delle volte un predatore, e questo e’ vero non solo per gli uccelli ma anche, ad esempio, per le battute di caccia dei leoni, il predatore non attacca l’intero gruppo, bensi’ concentra la sua caccia su un singolo elemento. Bene, il continuo movimemento degli elementi del gruppo, crea un rimescolamento in grado di confondere il predatore che dunque non riesce piu’ a seguire la sua preda.

Il progetto STARFLAG, di cui abbiamo parlato, ha concentrato la sua ricerca al caso degli storni nei cieli di Roma. In questo caso, il principale predatore per gli uccelli e’ il falco pellegrino. In particolare, nei giorni in cui la concentrazione di falchi era maggiore, si sono osservate forme degli stormi piu’ compatte e con movimenti piu’ rapidi. Questa evidenza conferma l’ipotesi di cui abbiamo parlato.

Inoltre, per aumentare ancora di piu’ la protezione degli individui, durante il movimento, avviene anche un continuo rimescolamento tra gli animali al centro e quelli al bordo della distribuzione. Questi ultimi infatti, sono quelli maggiormente esposti all’attacco dei predatori non godendo di una protezione a 360 gradi.

I modelli comportamentali ottenuti dal progetto STARFLAG sono stati esportati con ottimi risultati anche al caso delle sardine in acqua e degli gnu a terra. In questi casi, cambia l’ambiente, cambia il predatore, cambiano le prede, ma i meccanismi di difesa sono molto simili tra loro. Questo importante risultato ci dimostra come il movimento apparentemente disordinato di specie animali diverse, sia in realta’ una legge di natura studiata proprio per contrastare gli attacchi dei predatori.

 

 

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