Archivio mensile:giugno 2012

Voyager 1 verso l’ultima frontiera…

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Per circa 35 anni, la sonda Voyager 1 della NASA, ha viaggiato fino ad avvicinarsi ai confini stessi del Sistema Solare. La speranza del team è che un bel giorno la sonda lasci definitivamente il nostro sistema di pianeti per immergersi completamente nello spazio interstellare.

Questo giorno, potrebbe essere quasi arrivato.

“I dati più recenti dalla Voyager 1 indicano chiaramente che siamo in una nuova regione dove le cose cambiano velocemente”, dice Ed Stone, project scientist presso il California Istitute of Technology (Pasadena). “Questo è molto eccitante. Stiamo avvicinandoci all’ultima frontiera del Sistema Solare.” 

La “frontiera” alla quale si riferisce è quella rappresentata dal bordo dell’eliosfera, che possiamo pensare come una gigantesca “bolla magnetica” che circonda il sole e i pianeti. L’eliosfera è in pratica il campo magnetico generato dallo stesso Sole, gonfiato a dismisura dagli effetti del vento solare.

Dentro l’eliosfera esiste il Sistema Solare, è casa (in pratica). Fuori dall’eliosfera è il vero spazio interestellare, un luogo sterminato e misterioso dove nessuna sonda si è mai spinta finora.

Un segnale dell’avvicinamento al confine è rappresentato dal numero di raggi cosmici che colpisce la sonda. I raggi cosmici sono particelle ad alta energia, come protoni e nuclei di elio, acelerati a velocità prossime a quelle della luce, da supernovae distanti e da buchi neri. L’eliosfera protegge il Sistema Solare da questi proiettili subatomici, deflettendo e rallentandone la gran parte, prima che raggiungano i pianeti interni.

Ebbene il numero di raggi cosmici che colpiscono Voyager 1, sta aumentando significativamente. Segno che ci avviciniamo al confine. Altre cose succederanno quando il confine verrà effettivamente varcato, come variazioni dell’orientamento del campo magnetico percepito dalla sonda, e una diminuzione delle particelle ad alta energia provenienti dalla nostra stella.

Ancora non è avvenuto, ma non siamo lontani.  E la stupenda avventura delle Voyager non è ancora finita. Stay tuned!

http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2012/21jun_finalfrontier/

 

Vita su Marte rivelata dalle sonde Viking: intervista a Giorgio Bianciardi

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Il Mars Curiosity è attualmente in rotta verso il pianeta Marte, arriverà nell’agosto 2012. Sarà sicuramente un rover in grado di dare maggiori informazioni sulle possibilità di forme di vita marziana. Crediti NASA.

di Umberto Genovese

L’8 maggio 2012 ho intervistato  il Dott. Giorgio Bianciardi – che conosco personalmente da anni – in proposito alla sua ricerca sui risultati dell’esperimento Labeled Release (LR), come seguito del mio precedente articolo Caccia ai microrganismi marziani, le nuove ricerche sugli esperimenti Labeled Release.

Colgo l’occasione per scusarmi col dott. Bianciardi per non aver forse sottolineato abbastanza che lui è il primo firmatario della ricerca [1] e che è anche medico oltreché biologo presso l’Università di Siena e attuale vicepresidente dell’Unione Astrofili Italiani.

Ecco a voi  l’intervista, ma prima facciamo un veloce ripasso della storia della ricerca biologica delle Viking.

Il Labeled Release Experiment

L’esperimento Labeled Released (LR) fu ideato dal dott. Levin alla fine degli anni cinquanta del secolo scorso per cercare attività biologica su Marte [2] e venne scelto insieme ad altri tre esperimenti per sondare il suolo marziano alla ricerca di tracce biologiche nelle due missioni gemelle Viking giunte su Marte nel 1976.

L’esperimento LR consisteva nel prelevare alcuni campioni di suolo marziano e aggiungervi una soluzione altamente nutritiva – e molto diluita -  composta da alcuni semplici elementi organici derivati dagli esperimenti di Miller e Hurey (glicina, D-alanina e L-alanina, formato, D-lattato di sodio e L-lattato di sodio, glicolato)  a cui però il comune carbonio era stato sostituito con la versione radioattiva di questo: il carbonio 14 (14C). Eventuali microrganismi eterotrofi avrebbero assimilato le sostanze nutritive e rilasciato il 14C nell’aria. L’atmosfera sopra i campioni veniva monitorata per diversi giorni al ritmo di una rilevazione ogni 16 minuti.

Fin da subito il monitoraggio dei campioni di suolo marziano trattato con i composti nutrienti evidenziò un rilascio di 14C [3]. Invece i campioni di suolo pretrattati con un riscaldamento di 160° centigradi per tre ore, il rilascio non avvenne, segno inequivocabile di una qualche attività metabolica o di qualcosa che potesse imitarne gli effetti.

Una sonda Viking – Credit: NASA

Alla fine fu convenuto da molti scienziati che si fosse trattato della seconda ipotesi, che il terreno marziano fosse ricco di perossidi [4] e che questi avessero prodotto un risposta di stampo biologico all’aggiunta dei nutrienti, mentre il riscaldamento dei campioni aveva distrutto i legami covalenti dell’ossigeno nei perossidi e quindi inibito qualsiasi risposta.

Intanto il gascromatografo di massa (CG/MS) non rilevò alcuna presenza organica nei campioni di suolo, ma solo anidride carbonica, acqua e composti del cloro (clorometano e diclorometano) che furono scambiati per residui dei solventi usati sulla Terra per pulire le celle dei due laboratori. Fu solo con la sonda Phoenix che il mistero è stato risolto [5]:  la sonda scoprì che il terreno marziano è ricco di perclorati che una volta riscaldati distruggono le molecole organiche rilasciando appunto i due prodotti scoperti dal gascromatografo delle Viking.

Il dott. Levin non fu mai persuaso dalla tesi ufficiale, e per oltre un decennio studiò e ripeté l’esperimento LR con campioni di suolo diversi ottenendo risultati paragonabili a quelli su Marte [6] .  Altri scienziati poi nel corso di questi 36 anni hanno ipotizzato che sia i perossidi che i perclorati possono essere essenziali a una biologia sviluppata su Marte, soprattutto per la loro capacità di abbassare il punto di congelamento della – comunque scarsa – acqua marziana.

L’intervista a Giorgio Bianciardi

Il dott. Giorgio Bianciardi, esobiologo e vicepresidente dellUAI.

Grazie dott. Bianciardi per il tempo concesso. Partiamo proprio dall’inizio. In cosa consiste essenzialmente la tua analisi numerica e come può distinguere tra un processo di natura chimica e uno di origine biologica, e in quale ambito viene comunemente  utilizzata?

Analizzo i modelli caotici nei sistemi biologici allo scopo di evidenziare disturbi che nascondono delle patologie. Un sistema biologico ha un certo comportamento caotico riproducibile su diverse scale temporali (un minuto, un ora etc.) mentre un sistema non biologico ha una risposta diversa, più semplice. Un sistema malato avrà l’attrattore caotico [7]

Quindi la tua ricerca sui dati degli esperimenti LR su Marte ha evidenziato qesta risposta caotica?

Si, i risultati dei conteggi dei marcatori di carbonio 14 emessi dai campioni di suolo marziano dopo il nutrimento con la pappa biologica mostravano il tipico andamento che ci si può aspettare da una risposta di tipo biologico.

Questo tipo di risposta era lo stesso ottenuto dalla ripetizione degli esperimenti di rilascio marcato ottenuti in laboratorio con campioni terrestri e, come era stato ottenuto su Marte con il suolo sterilizzato, anche sulla Terra i campioni sterilizzati non mostravano alcuna risposta di alcun tipo. Segno evidente che qualsiasi cosa  avesse rilasciato il carbonio 14 era andato distrutto.

Eppure il gascromatografo nelle sonde non fu in grado di rilevare alcuna materia organica e così gli altri esperimenti, e come fu detto (ed esempio dal celebre Carl Sagan) “se c’è vita, dove sono i cadaveri?”

Il gascromatografo a bordo delle Viking (esperimento CG/MS – nda) non riuscì a rivelare alcuna traccia di sostanze organiche, ma solo acqua, anidride carbonica e tracce di solventi che gli scienziati dell’epoca interpretarono come residui dei solventi usati per pulire le celle delle analisi. Fu solo nel 2008 che la sonda Phoenix scoprì che il suolo di Marte è particolarmente ricco di perclorati [8] che se riscaldati distruggono qualsiasi materia organica presente rilasciando quelle tracce di solventi che il CG/MS aveva trovato.

Inoltre il gascromatografo di massa a bordo dei lander Viking era molto poco sensibile, circa un decimilionesimo di grammo di materia organica per grammo di campione, ossia 10-7 gr, mentre l’efficienza del processo di analisi riduceva questa ad appena un decimo, diciamo che in realtà la sensibilità complessiva si riduceva a  10-6 gr per grammo. Un normale batterio terrestre pesa circa 10-12 grammi e il 90% del suo peso è acqua, mentre il resto, 10-13 gr, è materia organica.  Il gascromatografo avrebbe potuto rivelare solo oltre una soglia di 10 milioni di batteri terrestri per grammo, troppi anche per molti ambienti terrestri [9].

Quindi uno strumento matematico pensato e concepito per evidenziare attività biologica sulla Terra può funzionare anche per la vita extraterrestre?

Ripeto: una risposta biologica è sempre diversa da una risposta chimica, questa è organizzata secondo un grado di complessità diverso, come lo è ad esempio il battito cardiaco rispetto al movimento di un pendolo che si smorza col tempo.

È possibile che il tuo metodo di analisi numerica possa essere sviluppato in futuro tanto da poter essere utilizzato per scoprire attività biologica su altri mondi per esempio analizzando la curva di luce stagionale e lo spettro dell’atmosfera di un intero pianeta?

A noi non interessava trovare un metodo universale per scoprire sicuramente dell’attività biologica, anche perché probabilmente un metodo universalmente valido forse non esiste. Sono molti i sistemi naturali che seguono schemi di risposta non lineare, come accade nella rotazione assiale di un pianeta ad esempio, o nella risposta elettronica di un transistor. Quindi questo metodo non può essere utilizzato in questo senso, a noi è servito solo per dimostrare che le risposte del contatore indicavano un rilascio di radiocarbonio nell’ambiente con uno schema non riconducibile ad alcun processo fisico naturale in quel contesto, tipico però dei sistemi biologici.

Quale è stato il ruolo del dott. Miller nella ricerca?

Il dott. Levin si è speso per venti anni cercando di dimostrare al mondo che il Labeled Release aveva identificato dell’attività biologica. Nel 2000 il dott. Miller, neurofarmacologo, ha proposto a Levin  di ricominciare da capo e insieme hanno  ripetuto tutti gli esperimenti dei Viking sulla Terra, dimostrando che i risultati erano gli stessi  che su Marte.

Miller scoprì tra l’altro che i risultati delle Viking mostravano una correlazione  col periodo circadiano marziano.
Poi nel 2003 Miller e Levin lessero i miei lavori indipendenti e mi contattarono per applicare le mie ricerche al complesso dei dati in loro possesso. Successivamente mi proposero di mettere il mio nome come primo ricercatore e io accettai.

Perché la vostra ricerca è stata approvata e pubblicata dalla Società Coreana per lo Spazio, piuttosto che la NASA [1. La NASA l’anno scorso (dicembre 2010) promosse con una conferenza stampa la ricerca (finanziata dallo stesso ente) sulla “Vita Strana” ipotizzata da Paul Davies e che la ricercatrice Felicia Wolfe-Simon disse di aver trovato nel lago Mono Lake: i famosi batteri all’arsenico, che poi biologi indipendenti di mezzo mondo hanno demolito.] proprietaria del progetto Viking?

La ricerca è terminata l’anno scorso, ma abbiamo avuto delle difficoltà alla sua pubblicazione per i tempi molto stretti che ci eravamo prefissati, noi volevamo che la pubblicazione avvenisse prima che la sonda Mars-Curiosity sbarcasse su Marte.

Un conto è dire adesso che le Viking avevano individuato dell’attività biologica, e un altri è dirlo dopo che Curiosity avrà individuato le stesse.

E se Curiosity dimostrerà il contrario?

Allora ci saremo sbagliati, ma la posta in gioco è troppo grande per non rischiare!

[1] Complexity Analysis of the Viking Labeled Release Experiments, Giorgio Bianciardi, Joseph D. Miller, Patricia Ann Straat e Gilbert V. Levin, IJASS, vol. 13, no. 1, pp.14-26, March, 2012, disponibile su: http://ijass.org/PublishedPaper/year_abstract.asp?idx=132 .

[2] Levin, G. V., Heim, A. H., Clendenning, J. R., and Thompson, M.-F. “‘Gulliver’ – A Quest for Life on Mars,” Science, 138, 114 (1962).

[3] Altri esperimenti con il suolo trattato a diverse temperature o tenuto separato da Marte per lungo tempo dettero a loro modo risultati significativamente diversi.

[4] Durante la felice opposizione di Marte nel 2003, il Pianeta Rosso era anche molto vicino al suo perielio, il che permise agli osservatori di studiare la dinamica dei perossidi marziani nell’atmosfera. Le osservazioni furono effettuate presso il James Clerk Maxwell Telescope (JCMT),  Mauna Kea Hawaii, dal dott. Todd Clancy dello Space Science Institute (SSI) di Boulder, Colorado. Queste osservazioni confermarono che l’equilibrio chimico del perossido di idrogeno nell’atmosfera marziana era determinata dai prodotti della fotolisi del vapore acqueo. http://www.spaceref.com/news/viewpr.html?pid=13756

[5] Detection of perchlorate and the soluble chemistry of martian soil at the Phoenix lander site.

[6]  Labeled Release – An Experiment in Radiorespirometry, GILBERT V. LEVIN and PATRICIA ANN STRAAT http://gillevin.com/Mars/Reprint78-labelrel-files/Reprint78-labrelea.htm .

[7] Teoria del Caos – Attrattore Strano.] compromesso rispetto a un sistema biologico sano.

[8] Scientists Set Record Straight on Martian Salt Find | Space.com.]

[9] http://astrobiology.berkeley.edu/PDFs_articles/Glavin_EPSL2001.pdf .

Umberto

Altre informazioni su: http://tuttidentro.wordpress.com/2012/04/28/vita-su-marte-gli-ultimi-controlli-dei-dati-dalle-sonde-viking/

L’articolo è stato pubblicato inizialmente sul sito Il Poliedrico: http://ilpoliedrico.altervista.org/2012/05/intervista-a-giorgio-bianciardi-sul-labeled-release-experiment.html .

Una “super Terra” osservata dallo Spitzer Space Telescope

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Lo Spitzer Space Telescope della NASA per la prima volta ha rilevato luce proveniente da un pianeta di grandi dimensioni (chiamato comunemente “Super Terra”, super-Earth) oltre il nostro Sistema Solare. Mentre il pianeta non sembra ospitare forme di vita, la sua rilevazione è un passo storico verso la ricerca di eventuali segni di vita su altri pianeti.

“Spitzer ci ha stupito ancora una volta” ha affermato Bill Danchi, ricercatore dello Spitzer Program presso il Quartier Generale della NASA a Washigton. “La sonda è all’avanguardia nello studio dell’atmosfera di lontani pianeti e sta spianando la strada al grande Telescopio spaziale della NASA e che sta per essere messo in orbita, il James Webb Space Telescope”, dove verrà applicata una simile tecnica per individuare pianeti potenzialmente abitabili”.

Il pianeta, chiamato 55 Cancri e, viene a cadere entro una classe di pianeti chiamati Super-Terre, che sono più massicci del nostro pianeta ma più leggeri dei pianeti giganti come lo può essere Nettuno. Il pianeta è circa due volte maggiore e otto volte più massiccio della nostra Terra. Orbita attorno a una stella luminosa chiamata 55 Cancri in sole 18 ore.

In precedenza lo Spitzer e altri telescopi erano stati in grado di studiare il pianeta analizzando come la luce di 55 Cancri cambiava col transito del pianeta di fronte ad essa. Nel nuovo studio, Spitzer ha misurato quanta luce infrarossa viene emessa dal pianeta stesso. I risultati mostrano che il pianeta appare probabilmente scuro e la sua faccia rivolta al sole ha una temperatura di più di 2 000 Kelvin, abbastanza calda per fondere il metallo.

Le nuove informazioni sono coerenti con la teoria precedente che affermava che 55 Cancri era un mondo d’acqua: un nucleo roccioso circondato da uno strato d’acqua allo stato “supercritico”, dove è sia allo stato liquido che gassoso, e sormontato da una coltre di vapore.

“Potrebbe essere molto simile a Nettuno, se ponessimo Nettuno più vicino al nostro Sole e guardassimo la sua atmosfera andare in ebollizione” ha affermato Michael Gillon dell’Université de Liège, Belgio, Principal Investigator della ricerca che è apparsa su Astrophysical Journal. L’autore principale è Brice-Olivier Demory del Massachusetts Institute of Technology a Cambridge, USA.

Il sistema 55 Cancri è relativamente vicino alla Terra, a circa 41 anni luce di distanza. E’ formato da cinque pianeti, con 55 Cancri e più vicino alla stella e in rotazione sincrona con essa, in modo che una faccia sola è sempre rivolta alla stella. Spitzer ha scoperto che questo lato è estremamente caldo, e ciò indica che il pianeta probabilmente non ha un’atmosfera sufficiente per portare il calore della sua stella sul lato non visibile, quello nascosto.

Il James Webb Space Telescope della NASA, in programma per essere lanciato nel 2018, probabilmente sarà in grado di rivelarci e di farci conoscere molto di più ancora sulla composizione di questo pianeta. Il telescopio potrebbe essere in grado, infatti, di utilizzare un metodo infrarosso simile a quello utilizzato da Spitzer per cercare potenziali pianeti abitabili, con segni di vita molecolare possibilmente correlati con la vita.

“Quando abbiamo concepito lo Spitzer Space Telescope più di quarant’anni fa, gli esopianeti non erano ancora stati scoperti” ha affermato Michael Werner, Spitzer Project Scientist presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California. “Poichè Spitzer è stato costruito molto bene, è ora in grado di adattarsi a questo nuovo ambito di ricerca e fare progressi storici prorpio come questo”.

Nel 2005 lo Spitzer è stato il primo telescopio spaziale a rilevare luce proveniente da un pianeta lontano al di fuori del nostro Sistema Solare. Con grande sorpresa di molti, l’Osservatorio ha visto la luce infrarossa di un “Giove caldo” (Hot Jupiter), un pianeta gassoso molto più grande di quello roccioso di 55 Cancri e. Da allora, altri telescopi, tra cui l’Hubble Space Telescope e il Kepler Space Telescope, hanno dimostrato simili risultati con i giganti gassosi utilizzando lo stesso metodo di ricerca.

In questo metodo, un telescopio osserva una stella mentre il pianeta che le gira intorno e viene nascosto dalla stella stessa. Quando il pianeta scompare alla vista, la luce che proviene dal sistema cambia di pochissimo, ma è tale da poter  determinare la piccola quantità che proviene dal pianeta stesso. Questa informazione rivela la temperatura del pianeta e, in alcuni casi, i componenti che costituiscono la sua atmosfera. La maggior parte degli altri metodi di ricerca di esopianeti permettono di ricavare misurazioni indirette su un pianeta dall’osservazione dei suoi effetti sulla stella.

Durante la missione in corso di Spitzer, che è stata estesa grazie ad una serie di fondi, si è provveduto a migliorare la sua capacità nell’individuare e osservare i pianeti extrasolari, tra cui 55 Cancri e. Questi passi in avanti hanno portato a dei miglioramenti nel modo in cui il telescopio è in grado di puntare i suoi obiettivi.

Fonti:

Detection on Thermal Emission From a Super-Earth, Brice-Olivier Demory, Michaël Gillon, Sara Seager, Bjoern Benneke, Drake Deming e Brian Jackson, 2012 ApJ 751 L28 doi:10.1088/2041-8205/751/2/L28 disponibile su: http://iopscience.iop.org/2041-8205/751/2/L28

Spitzer Space Telescope- NASA’s Spitzer Sees The Light of Alien ‘Super Earth’: http://www.spitzer.caltech.edu/news/1419-ssc2012-07-NASA-s-Spitzer-Sees-The-Light-of-Alien-Super-Earth-

Sabrina