La vita negli ambienti estremi: il Rio Tinto

Mega ciao!
Il pH è una scala della misura di acidità o basicità di una soluzione. Questa scala va da 0 (massima acidità #alienadoraquestoelemento) a 14 (massima basicità). L’acqua pura ha un pH neutro (7). L’uomo non può sopravvivere in ambienti molto acidi o basici, ma altri organismi si. Nell’immagine qui sotto potete vedere il Rio Tinto, un fiume che scorre nel sud-ovest della Spagna. Questo fiume ha un pH estremamente acido, pari a circa 2,2, ed il suo colore rosso è dato dal ferro che vi è disciolto. In queste condizioni estreme la vita si è sviluppata sotto forma di batteri anaerobi estremofili. Quindi vediamo che la vita trova il modo di svilupparsi in ambienti che a prima vista sembrerebbero del tutto inospitali. La vita vince sempre, come diceva il buon vecchio professor Malcolm. La NASA ritiene che le stesse condizioni del Rio Tinto si possano trovare anche il altri luoghi del Sistema Solare dove c’è acqua liquida, come Marte ed Europa. Quindi anche li potrebbe essersi sviluppata la vita. Le missioni future cercheranno di rispondere a questa domanda.
A presto!

Sara

La vita negli ambienti estremi

Mega ciao!
Come sapete uno dei campi di ricerca astronomici che sta andando particolarmente forte in questi ultimi anni è quello della ricerca di esopianeti. Le domande a cui si cerca di rispondere sono: ci sono pianeti con condizioni simili a quelle terrestri? Si è sviluppata la vita su questi pianeti? Se si, che tipo di vita? La vita si può sviluppare solo nelle condizioni che si sono rivelate favorevoli per la vita umana? Al momento abbiamo trovato risposta solo alla prima e all’ultima domanda. Si, ci sono diversi pianeti extrasolari simili alla Terra e che si trovano nella fascia di abilitabilità del loro sistema planetario, cioè quella regione in cui le temperature sono tali da permettere la presenza di acqua liquida. No, la vita per potersi sviluppare non ha bisogno delle condizioni particolari che servono all’essere umano. Come facciamo a saperlo? La risposta arriva direttamente dalla Terra, in particolare da quelli che si chiamano ambienti terrestri estremi. Queste sono delle regioni particolari che presentano condizioni invivibili per l’essere umano, in cui però la vita si è sviluppata.
Uno di questi ambienti sono le sorgenti idrotermali subacquee, regioni in cui lo strato del mantello viene in contatto con l’oceano. Qui le temperature sono abbastanza elevate e permettono alla vita di svilupparsi sotto forma di batteri chemiosintetici, che utilizzano il solfuro di idrogeno per la produzione di materiale organico, batteri anaerobici, cioè che vivono in assenza di ossigeno, gamberetti, vermi a tubo, lumache e pesci.
Le sorgenti idrotermali subacquee si trovano anche fuori dalla Terra, su due satelliti situati nel nostro Sistema Solare: Europa, satellite di Giove, ed Encelado, satellite di Saturno. Su Encelado, ricoperto da una crosta ghiacciata spessa diversi chilometri, sono stati visti dei geyser eruttare materiale nello spazio. La sonda Cassini è passata attraverso questo materiale e l’ha analizzato, scoprendo che conteneva idrogeno e quindi confermando la presenza di sorgenti idrotermali. Su Europa invece è stata vista un’eruzione grazie al Telescopio Spaziale Hubble (nell’immagine qui sotto è indicata dalla freccia). Le prossime missioni mirano ad andare ad esplorare gli oceani di Europa ed Encelado per verificare se la vita si sia sviluppata.
A presto!

Sara

Geyser di Encelado ripresi dalla sonda Cassini (Image credits: NASA)
Geyser di Europa ripresi dal Telescopio Spaziale Hubble (Image credits: NASA)

Come si addestra un astronauta?

Mega ciao!
Diventare astronauti non è facile. Se riuscite a passare le selezioni vi spetta un addestramento veramente tosto. Dopo i primi due anni di studio solamente sui libri, cominciano i test fisici e psicologici per vedere se riuscireste veramente a sopravvivere nello spazio, un luogo in cui il minimo problema può portare alla vostra morte. Oltre all’addestramento nella grande piscina in cui è riprodotta la Stazione Spaziale Internazionale e a quello nelle centrifughe che vi faranno sperimentare cosa vuol dire essere spinti ad un’accelerazione incredibile (se non vomitate siete bravi), la NASA ha ideato anche delle fantastiche prove di sopravvivenza. Può capitare, come è successo al nostro Paolo Nespoli, che un bel giorno i vostri capi vi facciano salire in elicottero, vi portino sopra l’oceano e vi mollino giù, insieme alla vostra squadra, dicendovi: “Ci vediamo tra qualche ora”. Voi starete pensando che non sembra una cosa tanto difficile, l’acqua non fa più di tanta paura. Però gli squali si e Nespoli raccontava che stavano nuotando sotto di lui (scommetto che in una situazione del genere l’unica cosa che vi suona in testa è la colonna sonora de “Lo squalo” #stevenspielbergnesaapacchi). Sopravvissuti agli squali, un bel giorno la NASA vi porta in elicottero in una foresta (sempre con la vostra squadra), consegna una tela cerata, un coltello e un po’ di fiammiferi a testa e vi dice: “Ciaone! Ci vediamo tra due settimane”. Alla domanda: “Ma cosa mangiamo?”, la risposta è: “Ci dovrebbero essere degli scoiattoli qui in giro”. Sopravvissuti a questo, vi portano in Alaska in primavera, vi danno delle canoe e vi dicono: “Ciao ragazzi! Ci vediamo tra 150 km”. Alla classica domanda sul cibo, la risposta questa volta è: “C’è del salmone in acqua”. Vero, il salmone c’è. Peccato che ci siano gli orsi che pensano che sia di loro proprietà! Alla NASA sono proprio simpatici! Chissà quante risate si fanno! Se tutto questo non vi spaventa direi che siete quasi pronti per fare domanda all’ESA (l’Agenzia Spaziale Europea) per diventare astronauti. Prima però ricordatevi di prendere una laurea in ingegneria o di diventare piloti dell’Aeronautica Militare.
A presto!

Sara

Astronauti si addestrano in una foresta in Russia per una missione sulla ISS (AP Photo/Pavel Golovkin)

La forza che fa muovere i pianeti

Mega ciao!
Ultimamente mi è stato sottoposto un gran bel problema: in alcuni libri di testo si trovano delle cose riguardanti le orbite dei pianeti che di sicuro stanno facendo rivoltare il povero Newton nella tomba. Questi fantastici libri dicono che ci sono due forze che tengono i pianeti in orbita attorno al Sole: la forza di gravità ed una forza inerziale. ORRORE! C’è un’unica forza che tiene i pianeti in orbita attorno al Sole ed è la forza di gravità. Più precisamente, per trovare la forza esercitata dal Sole su un pianeta dovete usare la legge di gravitazione universale di Newton, di cui vi avevo parlato qualche post fa. Invece le leggi di Keplero forniscono una descrizione geometrica del problema. Dunque ricordatevi che se troverete scritto in qualche libro di testo dei vostri figli che ci sono due forze a tenere la Terra in orbita attorno al Sole è sbagliato. Correte a dirlo ai professori. Non vogliamo che gli studenti imparino cose astronomicamente sbagliate!
A presto!

Sara

Eclissi e germogli lunari

Mega ciao!
Siete riusciti a vedere l’eclissi stamattina? Io sono andata dagli amici dell’Osservatorio di Malo e devo dire che è andata piuttosto male. Siamo riusciti a vedere in velocità verso le 5:20 la Luna in eclissi parziale, mentre la totalità è stata eclissata dalle nuvole #maiunagioia #asansastarkpiacequestoelemento. Comunque il poco che abbiamo visto è stato spettacolare! Le eclissi di Luna sono sempre molto belle e dimostrano che la Terra non è piatta! Nell’immagine qui sotto potete vedere come apparirebbe l’eclissi totale di Luna se il nostro pianeta non fosse una bella sfera. ma piatto.
A proposito della Luna: un pensiero particolare va ai germogli di cotone che erano cresciuti nella camera del lander Chang’e4 e che purtroppo sono morti a causa di un malfunzionamento del riscaldamento della camera, che li ha esposti alle gelide temperature della Luna. RIP cotone lunare!
A presto!

Sara

La misura della circonferenza terrestre

Mega ciao!
Torniamo ad Eratostene ed alla misura della circonferenza terrestre. L’astronomo arrivò al risultato grazie all’osservazione delle posizioni del Sole, accorgendosi che nel giorno del solstizio d’estate nella città di Syene il Sole non faceva alcuna ombra. Questo si può verificare costruendo un pozzo: il pozzo viene completamente illuminato, quindi il Sole passa allo zenith della città (cioè esattamente sopra la vostra testa). Nello stesso momento, ad Alessandria, situata circa 5000 stadi più a nord, sullo stesso meridiano di Syene, l’ombra prodotta dal Sole su uno gnomone indica che la distanza angolare tra la nostra stella e lo zenith è di 7°12′, cioè 1/50 di circonferenza. Quindi sapendo che le due città si trovavano sullo stesso meridiano, che la loro distanza lineare era di 5000 stadi e che quella angolare era 1/50 di circonferenza, questa rappresentava 1/50 di circonferenza terrestre, che risulta essere quindi di 250000 stadi, che sono stati arrotondati a 252000 stati per far corrispondere la lunghezza d’arco di 1° alla cifra tonda di 700 stadi. Ma a quanto corrisponde la lunghezza dello stadio di Eratostene? Ci sono due diverse versioni:
1- secondo l’astronomo Schiaparelli, famoso per aver mappato Marte, Eratostene ha usato lo stadio olimpico, lungo 183,75 metri. Questo corrisponde ad una circonferenza di

C=183,75×252000=46116000 m=46116 km,

cioè ad un raggio terrestre di

r=C/2 π=7339,6 km.


2- secondo Plinio, Eratostene usò uno stadio di 157,5 m, che corrisponde ad una lunghezza del meridiano di 39690 km, cioè ad un raggio terrestre di 6316,9 km.
Se teniamo valide le misure riportate da Plinio, ci accorgiamo che il raggio trovato si discosta da quello reale solo di 54,1 km. Insomma già due secoli prima della nascita di Cristo, gli astronomi sapevano che la Terra è sferica e sono riusciti a calcolarne il raggio e la circonferenza con una precisione quasi assoluta con gli scarsi strumenti che avevano all’epoca.
A presto!

Sara

Eratostene

Mega ciao!
Oggi vi presento un altro fantastico astronomo vissuto tra il 276 e il 194 a.C.: Eratostene. Questo filosofo ed astronomo greco ha misurato l’inclinazione dell’eclittica, cioè di quella linea immaginaria che rappresenta il percorso apparente del Sole tra le costellazioni. Nonostante in antichità non esistessero strumenti di misura precisi, Eratostene sbagliò solamente di 7′. Ha inoltre inventato la sfera armillare, strumento che consente la rappresentazione della sfera celeste e di capire il moto delle stelle. A lui si deve inoltre uno dei primi tentativi di misurare la circonferenza terrestre! Si, avete capito bene: ho scritto circonferenza. La Terra non è piatta, è una bella sfera (un po’ schiacciata ai poli) e lo sapevano anche secoli prima della nascita di Cristo. Oggi come abbiamo visto ci sono i terrapiattisti che vorrebbero convincervi che la Terra è piatta (smettetela di taggarmi nei loro video, tanto non li guardo per due motivi: a vedere certe cose mi si bruciano gli occhi e a sentire certe cavolate mi esplodono i timpani). Eratostene si rivolta nella tomba. Comunque fatemi un favore: leggete libri seri, gli articoli della NASA o quelli scritti da pagine di astrofili che si impegnano seriamente a fornirvi notizie corrette e che hanno dietro basi scientifiche solide. Fidatevi sempre della scienza! Nel prossimo post andremo a vedere come ha fatto Eratostene a calcolare la circonferenza terrestre.
A presto!

Sara

Eratostene (Image credits: Wikipedia)

Aristarco di Samo

Mega ciao!
Prima di addentrarci di nuovo nei meandri della gravitazione e delle leggi di Keplero, voglio parlarvi di un grande astronomo: Aristarco di Samo. Vissuto tra il 310 e il 230 a.C., Aristarco è stato il primo a capire che la Terra non si trova al centro dell’Universo. Lui ipotizzò che fossero il Sole ed il cielo delle stelle fisse ad essere immobili, mentre la Terra orbitava attorno alla nostra stella. Una delle cose più interessanti che l’astronomo ha fatto è stata calcolare il rapporto tra le distanze Terra-Sole e Terra-Luna, usando semplici argomenti di trigonometria. La misurazione viene fatta quando la Luna si trova al primo quarto, momento in cui l’angolo α (cioè l’angolo tra Terra-Luna-Sole) è di 90°. Conoscendo l’angolo γ (87°), abbiamo che


sin(α-γ)=sin(3°)=TL/TS,

dove sin sta per la funzione seno, TL è la distanza Terra-Luna e TS è la distanza Terra-Sole. Aristarco trovò in questo modo un rapporto tra le distanze TL e TS di 1/19. Questo vuol dire che la distanza Terra-Sole è 19 volte più grande di quella Terra-Luna. Il calcolo è sbagliato (nel 300 a.C. non avevano ancora gli strumenti per fare questo tipo di misurazioni in modo preciso), ma il procedimento è giusto. Aristarco era veramente un genio!
Oggi sappiamo che il rapporto tra le due distanze vale:


TL/TS=1/400.


A presto!

Sara

Aristarco di Samo

Cotone e patate lunari

Mega ciao!
Qualche settimana fa vi avevo parlato della prima sonda atterrata sulla superficie della faccia nascosta della Luna: la Chang’e4. Abbiamo visto che il lander aveva una camera contenente semi e uova di insetti, perchè uno degli obiettivi della missione è quello di creare un piccolo ecosistema. All’interno della camera del lander le condizioni atmosferiche sono uguali a quelle terrestri. L’unica differenza è la forza di gravità, che sulla Luna è inferiore rispetto a quella sulla Terra. L’esperimento include sei tipi di organismi tra cui patate (Mark Watney ci insegna che possono crescere ovunque, giusto Francesca Dal Pozzolo?), cotone e uova di mosche. Dalla foto qui sotto potete vedere che cotone e patate effettivamente sono germogliati! Che bomba! Quindi adesso sono due i corpi del Sistema Solare in cui crescono piante: la Terra e la Luna. I germogli produrranno ossigeno tramite la fotosintesi clorofilliana, che servirà in caso nascano le mosche. Le mosche invece produrranno anidride carbonica. Lo studio dell’ecosistema così creato permetterà di capire se queste piante possono essere utilizzate per fornire ossigeno in missioni di lunga durata con equipaggio umano. Restiamo dunque in attesa che nascano le mosche.
A presto!

Sara

Germogli lunari (Image credit: Chang’e4)
Mosca della frutta

La legge di gravitazione universale

Mega ciao!
Torniamo al nostro buon vecchio Sir Isaac Newton. Abbiamo visto come ha scoperto la forza di gravità (ricordate il bernoccolo che gli ha procurato la mela?), oggi vedremo una delle sue più grandi scoperte: la teoria della gravitazione universale. Newton si è reso conto che è proprio la forza di gravità a tenere i pianeti in orbita attorno al Sole. In che modo? Prendiamo per esempio il Sole e Giove. La forza di attrazione gravitazionale tra questi due oggetti è direttamente proporzionale al prodotto tra le loro masse ed inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. Quindi, come potete vedere dall’immagine qui sotto, F=G*m(_1)*m(_2)/(d^2), dove m(_1) è la massa di Giove, m(_2) è la massa del Sole, d è la distanza e G è la costante di gravitazione universale.
Ci sono degli elementi interessanti che derivano da questa formula:
– la forza di gravità è solo attrattiva, al contrario della forza elettrica che può essere sia attrattiva che repulsiva;
– la forza di gravità non può essere schermata;
– maggiore è la distanza tra i due corpi, minore sarà la forza che eserciteranno l’uno sull’altro;
– la forza di gravità è una forza di tipo centrale, cioè partendo dal Sole si propaga in ogni direzione ed ha la direzione del raggio vettore che collega il Sole all’altro corpo considerato;
– la distanza che compare nella formula è quella tra i centri dei due corpi;
– possiamo considerare la massa come concentrata nel centro dell’oggetto, quindi consideriamo i corpi come puntiformi;
– da questa formula è possibile ricavare l’accelerazione di gravità su un determinato pianeta: basta eguagliare il peso di un corpo alla legge di gravitazione universale. Quindi se consideriamo Luke Skywalker (di massa m) sul pianeta Tatooine (di massa M) ci basta porre: P=F –> m*g=G*m*M/(r^2), dove r è il raggio del pianeta. Da qui si vede che la massa di Luke si semplifica, per cui resta l’accelerazione di gravità, g=G*M/(r^2) .
Ultima cosa da non dimenticare mai: è solo la forza di gravità a tenere i pianeti ad orbitare attorno al Sole, non ci sono altre forze in gioco!
Come si derivano le leggi di Keplero dalla teoria della gravitazione universale?
Lo scopriremo nella prossima puntata.
A presto!

Sara