6 febbraio 20146 febbraio 20146 febbraio 2014 La ricerca di vita nell'universo 1 C. Bartolini, M....

11 aprile 202311 aprile 2023 La ricerca di vita nell'universoLa ricerca di vita nell'universo 22


erano convinti che esistessero altri mondi erano convinti che esistessero altri mondi abitati, ma senza averne alcuna provaabitati, ma senza averne alcuna prova

Cusano KantHuygens Gauss


Planisfero di Marte disegnato da Schiaparelli nel 1878

Nel 1892 Flammarion affermò: “Che questo pianeta vicino sia effettivamente sede della vita è ciò che testimoniano tutte le osservazioni.Ma ci è ancora impossibile formarci qualche idea sulla forma che questa vita ha potuto rivestire”.

(C. Flammarion: La planète Mars et ses conditions d’habitabilité, Parigi 1892)

VITA su MARTE


Fino al 1909, la maggior parte degli astronomi era convinta che Marte e Venere fossero abitati.

Quell’anno Eugenios Antoniadi, osservando Marte con un telescopio più potente di quello di Schiaparelli, smentì l’esistenza di canali su Marte.

E Alfred Wallace trovò che Marte doveva aver una temperatura troppo bassa per ospitare la vita.


Temper. <750 °C 460 °C 15 °C -60 °C Pressione trascurabile 92 atm. 1atm. 0.007atm.

Mercurio Venere Terra Marte

CONDIZIONI FISICHE DEI PIANETI TERRESTRI


La vita prolifera La vita prolifera sulla Terra anche in sulla Terra anche in condizioni estremecondizioni estreme di di temperatura e temperatura e pressione pressione simili a simili a quelle che troviamo quelle che troviamo su Marte, Europa esu Marte, Europa eTitanoTitano

ESTREMOFILI


VITA NEI SISTEMI IDROTERMALIVITA NEI SISTEMI IDROTERMALI

L’energia di cui ha bisogno la L’energia di cui ha bisogno la vita può anche non provenire vita può anche non provenire dal Sole.dal Sole.

Vicino alle dorsali oceaniche ci Vicino alle dorsali oceaniche ci sono delle sorgenti idrotermali sono delle sorgenti idrotermali sottomarine attorno a cui sottomarine attorno a cui proliferano delle comunità proliferano delle comunità viventi, che sfruttano l’energia viventi, che sfruttano l’energia geotermicageotermica..

A differenza della Luna Venere varia il suo diametro apparente tra 10 e 64 secondi

d’arco, per il forte cambiamento di distanza dalla Terra.

VENERE

Immagine del Transito di Venere sul disco solare l’8 giugno 2004.La luce del Sole illumina la densa atmosfera del pianeta.

Schulze-Makuch e Irwin studiando l’acqua delle nubi venusiane trovano caratteristiche che indicano la possibile esistenza di batteri.

MARTE Crater Victoria ben osservato dal rover Opportunity

Il Clima di MARTE in passatoIl Clima di MARTE in passato In passato

l’acqua scorreva sulla superficie (atmosfera più densa, clima più caldo)

Questo fa ritenere che su Marte possa essere sbocciata la vita prima che sulla Terra.

Il Clima di Marte OggiIl Clima di Marte Oggi

Ora è freddo e secco, la temperatura media è di 215 K all’equatore, con minimi a 150 K e massimi a 280 K

La pressione atmosferica è circa 7 mbar


Elementi pro acqua su MarteElementi pro acqua su Martenel passato nel passato

strutture simili a letti di fiumi

Presenza recente d’acqua in Presenza recente d’acqua in superficie?superficie?

Nelle immagini ad alta risoluzione sono visibili delle gole, scavate lungo scarpate e bordi di cratere, chiamate gullies.


- acqua nella calotta polare (sonda Phoenix)

- piccole ma significative modifiche di alcune pareti interne dei crateri

Oggi su Marte potrebbe esserci Oggi su Marte potrebbe esserci acqua liquidaacqua liquida

Ghiaccio d’acqua in un cratere presso il polo nord marziano

Cratere da impatto fotografato il 2 Febbraio 2005 da Mars Express.Diametro cratere 35 km, profondità 2 km da bordo cratere

Furono progettati 4 esperimenti supponendo che i microrganismi marziani, se esistono e sono simili a quelli terrestri, possano alimentarsi con sostanze organiche presenti nel terreno e produrre diversi tipi di gas con processi metabolici.

MISSIONE VIKING

Carl Sagan con il modulo lander Viking1

Si è scaldato del terriccio marziano analizzando i gas liberati con uno spettrometro di massa per valutare la quantità di materiali con peso atomico compreso tra 12 e 200 m.a. in particolare del Carbonio, che è risultato meno abbondante del previsto.

Esperimento del GCMS (Gas Cromatography Mass Spectrometer)

Si sono ricercate tracce di microrganismi in base alla loro capacità di assorbire anidride carbonica. Infatti la respirazione o una produzione di metano simile a quella dei batteri terrestri avrebbe prodotto un aumento della radioattività rilevabile tramite l'uso di CO2 e CO marcati con Carbonio radioattivo.

Esperimento Pyrolitic Release (PR)

Al campione di suolo marziano furono aggiunte sostanze nutrienti e furono analizzati i gas liberati.

Si trovò un’inattesa quantità di O2 che potrebbe essere stata causata da un eccesso di umidità, e non dalla presenza di microrganismi viventi.

Esperimento Gas Exchange (GEX)

Esperimento Labelled Release (LR)

Bianciardi, Levin e Miller, rianalizzando i dati di questo esperimento e confrontandoli con quelli osservati su campioni di suolo terrestre sia sterile sia popolato da forme di vita, concludono che su Marte ci possono essere attività biologiche. (Intern. J. of Astronautical & Space Sciences Aprile 2012)

Si vuole verificare la presenza di vita attraverso la ricerca dei prodotti della respirazione di microrganismi tramite la misura della radioattività di un campione di suolo irrorato da una soluzione nutriente contenente C14.

Nel 2009 da Syrtis Major e da Arabia Terra sono uscite imponenti quantità di metano.2 Possibili fonti: VULCANI

Oppure ESSERIVIVENTI


Il meteorite Il meteorite ALH84001ALH84001

Formatosi su Marte 3.6 miliardi di anni fa, è caduto sulla Terra da13.000 anni . In esso si osservano strutture simili ai nanobatteri terrestri, ma di dimensioni minori. Se fosse possibile analizzare del DNA marziano…..

Se il DNA fosse diverso da quello terrestre: => la vita può comparire nell’universo, ovunque ci siano determinate condizioni favorevoli, in forme completamentediverse da quelle che conosciamo sul nostro pianeta.

Se il DNA fosse uguale, si potrebbe pensare - o ad un trasporto di vita per mezzo di meteoriti, - oppure che la vita in ogni parte dell’universo assuma inesorabilmente la stessa struttura basata sul nostro DNA è possibile che su pianeti attorno ad altre stelle ci siano organismi viventi simili a quelli terrestri.

DEDUZIONI DAL DNA PROVENIENTE DA MARTE

Dal libro “Il pianeta rosso” di F. Rocard


Nel gennaio Nel gennaio 1610 attorno al 1610 attorno al Pianeta GIOVE Pianeta GIOVE

Galileo ha Galileo ha scopertoscoperto……

...4 satelliti:Io Europa Ganimede Callisto

I tre satelliti medicei più interni sono in risonanza multipla tra loro: i periodi orbitali di Io, Europa e Ganimede sono in rapporto di 1:2:4

EUROPA

La struttura interna● Nucleo metallico

● Mantello di silicati

● Strato di ghiaccio e acqua salata spesso forse anche 100 Km

Due diversi modelli dell’ interno di Europa:

Nel primo si può notare uno strato convettivo di ghiaccio relativamente caldo sotto un fragile strato freddo.

Nel secondo si distingue bene l’oceano allo stato liquido ricoperto da una crosta di ghiaccio.

E’ possibile la vita su Europa?

Su Europa sono state osservate numerose peculiarità che potrebbero far pensare ad un possibile sviluppo di forme di vita.

Secondo alcune teorie, sotto la sua superficie ghiacciata potrebbe trovarsi un oceano allo stato liquido, probabilmente composto da acqua, che potrebbe essere la culla di esseri viventi primordiali.

Vediamo quali caratteristiche di Europa lasciano dedurre la presenza di un enorme oceano o di un ambiente adatto ad ospitare forme di vita.

La superficie di Europa ha solo poco più di una dozzina di crateri da impatto con un diametro superiore ai 10 Km; tra questi il più grande è Pwill con un diametro di 26 Km. Il basso numero di crateri implica una superficie relativamente giovane: calcoli basati sul flusso di comete e di asteroidi su Giove portano a credere che la superficie di Europa debba avere circa 50 Myr.

Il fatto che la superficie del satellite sia rimodellata da intrusioni di ghiaccio fa pensare all’esistenza di un oceano di acqua liquida.

La temperatura superficiale di Europa, rilevata grazie al fotopolarimetro-radiometro della sonda Galileo, è più alta di quella prevista teoricamente, perché il suo interno è riscaldato sia dal decadimento degli isotopi radioattivi di lunga vita, sia dall’effetto mareale dovuta alla risonanza multipla con gli altri satelliti.

Si è scoperto che anche di notte la temperatura è almeno 5° superiore a quella che ci si aspetterebbe in assenza di un'intensa sorgente endotermica.

Dal magnetometro della Galileo si è rilevato che Europa presenta delle anomalie spiegabili con un significativo campo magnetico.

Poiché tale campo potrebbe richiedere un asse magnetico fortemente inclinato, si è supposta la presenza di uno strato di liquido elettro-conduttore sotto la superficie ghiacciata, il quale reagirebbe al campo di Giove con un vero e proprio campo magnetico indotto.

Ciò sarebbe possibile, se il materiale conduttore fosse simile all’acqua salata dei mari terrestri.

Il campo magnetico:


Prima analogia con la Terra :Prima analogia con la Terra : Vita nei sistemi idrotermali Vita nei sistemi idrotermali

Se su Europa c’è un Se su Europa c’è un oceano, in esso oceano, in esso potrebbero esserci delle potrebbero esserci delle sorgenti idrotermali sorgenti idrotermali sottomarine, attorno a cui sottomarine, attorno a cui proliferano delle comunità proliferano delle comunità viventi, che sfruttano viventi, che sfruttano l’energia proveniente l’energia proveniente dall’interno.dall’interno.

La vita potrebbe esistere nell’oceano di Europa al di sotto del ghiaccio, in un ambiente simile a quello delle sorgenti idrotermali presenti sulla Terra nelle profondità degli oceani e, forse, nel Lago Vostok,

in Antartide.

Nell'immagine si vede dove è localizzato il Lago Vostok

Seconda analogia con la Terra: il Lago Vostok

Lago sotterraneo a 3,74 Km di profondità sotto i ghiacci antartici, esteso 14000 km2, nei pressi dell’omonima stazione Russa

L’acqua del lago rimane liquida grazie al calore endotermico e all’elevata pressione prodotta dal ghiaccio sovrastante, nel quale sono state scoperte diverse forme di vita.

Alghe unicellulari del tipo Crucigenia tetrapoda a 1525 m di profondità (ghiaccio di 110.000 anni)

Gusci di diatomee a 2375 m di profondità (180.000 anni)

Spore batteriche a 2395 m di profondità (200.000 anni)

Numerosi altri batteri che l’analisi del rRNA ha permesso di catalogare tra gli archebatteri

Se è vero che la vita sulla Terra poté originarsi nelle sorgenti idrotermali, allo stesso modo questa vita avrebbe potuto iniziare presso simili sorgenti su altri corpi del sistema solare.

Nel ghiaccio del Vostok sono stati trovati:

Per provare l'eventuale esistenza di forme di vita nelle acque del Lago Vostok senza il rischio di contaminazioni esterne, il Jet Propulsion Laboratory aveva studiato un progetto che prevedeva l'uso di una sonda (chiamata "cryobot") che avrebbe avuto il compito di penetrare nella calotta ghiacciata in corrispondenza del lago sciogliendone il ghiaccio soprastante.

Nei primi mesi del 2012 i Russi hanno però completato la perforazione con il classico carotaggio degli ultimi metri del pozzo.

Conclusioni● Un'eventuale scoperta di forme di vita nel lago Vostok

potrebbe rafforzare l'ipotesi dell'esistenza di vita extraterreste non solo su Europa, ma anche su Ganimede e Callisto che sembrano essere abitabili, perché probabilmente hanno: acqua liquida, elementi biogenici e fonti di energia capaci di sostenere la vita.

Ganimede Callisto

Esplorazioni future Gran parte della nostra conoscenza di Europa proviene dai

dati e dalle immagini inviate a Terra dalle missioni Voyager e Galileo. Recentemente sono state avanzate nuove proposte per missioni su Europa con lo scopo di accertare la presenza di un oceano misurando lo spessore del ghiaccio soprastante.

Nell’aprile 2012 è stato approvato il progetto JUICE che nel 2029 esplorerà i satelliti ghiacciati di Giove.

SATURNO, IL SIGNORE DEGLI ANELLI

SATURNO HA 90 SATELLITI, IL PIU’ GRANDE È SATURNO HA 90 SATELLITI, IL PIU’ GRANDE È

STATO CHIAMATO STATO CHIAMATO TITANOTITANO


- RAGGIO (di 2575 Km) INTERMEDIO FRA MERCURIO E MARTE

- CROSTA DI GHIACCIO D’ACQUA E SILICATI

-ATMOSFERA, PRESSIONE PARI A 1.5 QUELLA TERRESTRE

-TEMPERATURA SUPERFICIALE DI –180°C

L’atmosfera di TitanoL’atmosfera di TitanoL’atmosfera di Titano si estende per centinaia di chilometri sopra la sua superficie.

La sua composizione (N2, CH4, H2) la rende riducente, come quella terrestre 4 Gyr fa.

Negli strati inferiori dell’atmosfera è presente uno smog di molecole organiche, che assorbono la luce visibile.

Struttura dell’atmosfera

2. L’atmosfera di Titano

Confronto fra i laghi di Titano e quelli della Terra.

Presenza di vita.Presenza di vita.

La prova che non vi sia vita macro - o La prova che non vi sia vita macro - o microscopica su Titano deriva dal calcolo microscopica su Titano deriva dal calcolo del rapporto Cdel rapporto C1212/C/C1313, che per il satellite , che per il satellite vale circa 82. vale circa 82.

Siccome per la Terra il valore è maggiore (circa Siccome per la Terra il valore è maggiore (circa 95), si può presumere che non vi sia nessun 95), si può presumere che non vi sia nessun essere vivente – batterico o vegetale -, neppure essere vivente – batterico o vegetale -, neppure nelle forma microscopica. nelle forma microscopica.

Presenza di vitaPresenza di vita

Infatti i processi metabolici degli organismi Infatti i processi metabolici degli organismi porterebbero a un accumulo del Cporterebbero a un accumulo del C1212 . .

Inoltre non si sono trovati segni tangibili di Inoltre non si sono trovati segni tangibili di vita microscopica, come – ad esempio -vita microscopica, come – ad esempio -

resti “fossili” di batteri.resti “fossili” di batteri.

J. Lunine (Univ. Arizona) propone 3 possibilità di vita su Titano:

- Vita estinta formatasi un tempo nell’acqua superficiale

- Vita presente nell’eventuale oceano di acqua liquida sotto la crosta di ghiaccio

- Vita molto esotica nei laghi di idrocarburi

Un altro satellite interessante è ENCELADOL’emisfero nord si pensa sia stato geologicamente attivo in passato: sono presenti infatti crateri (alcuni modellati), terreni corrugati e pianure fratturate

Nella parte meridionale i meccanismi di rinnovamento

della superficie sono recenti e pare siano dominati da fratture

tettoniche

ATMOSFERAATMOSFERA I dati ricevuti hanno rivelato l’esistenza di un’atmosfera,

osservata durante l’occultazione da parte di Encelado di Orionis (Bellatrix).

NASA/JPL/University of Colorado/Space Science Institute

L’atmosfera non è uniforme, ma è concentrata soprattutto sul Polo Sud ed è ricca di vapore acqueo e di composti organici.

Pennacchio di particelle di ghiaccio simile a una fontana espulsa dalla superficie di Encelado

La presenza di getti contenenti vapore acqueo e particelle di ghiaccio e la

temperatura relativamente alta fanno pensare che nel sottosuolo del polo sud di

Enceladus vi sia acqua allo stato liquido.

Credit: NASA/JPL/Space Science Institute

COMPOSIZIONE COMPOSIZIONE ATMOSFERICAATMOSFERICA

Vapore Acqueo Azoto 4%Anidride carbonicaMetano

91%

3.2 %1.7%

Lo spettrometro di massa (INMS) a bordo della sonda Cassini ha rilevato la presenza, nel pennacchio di: vapore acqueo, azoto, anidride carbonica e metano e altri composti del carbonio, come acetilene e acido cianidrico, nonché tracce di etano, propano, benzene, formaldeide e altre sostanze organiche.

NASA/JPL/SwRI

Ci sono tre teorie sull'origine della vita terrestre che sembrano applicabili anche su Encelado:

La teoria del brodo primordialeQualche meccanismo di riscaldamento potrebbe aver creato uno strato di soluzione liquida ricca di prodotti chimici organici, permettendo ad Encelado di fornire un brodo adatto allo sviluppo di molecole complesse. La teoria della origine calda sottomarina

La vita potrebbe essere cominciata dove erano presenti soluzioni calde chimicamente ricche, simili alle attuali sorgenti termali sottomarine. I punti caldi su Encelado potrebbero essere luoghi adatti per questo tipo di processo.

Panspermia

Origine extra-terrestre: la vita potrebbe essere stata trasportata da grani di polvere interstellare nel momento della formazione della nebulosa protoplanetaria. L'origine e la biochimica sarebbero perciò le stesse della Terra.

Conclusioni● Per il momento l’unico corpo del sistema

solare su cui siamo sicuri che esista la vita è la Terra.

● Su Marte, Europa, Titano, Enceladus e Venere non è da escludere che esista o sia esistita, ma, molto probabilmente, solo a livello di procarioti.

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