ROAD TO MARS
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Come possiamo sostenere la vita di diversi astronauti su una navicella spaziale in viaggio verso Marte per due anni (compreso ritorno)? Questa è la domanda che ci siamo posti ,nei panni di fisici e botanici, ed è il cardine delle nostre ricerche. Consideriamo i bisogni primari degli astronauti per quanto concerne la loro sopravvivenza: ossigeno, acqua e cibo. Se l’acqua è ricavabile e riciclabile, per gli altri due la situazione è più complessa; ci soffermeremo in particolare sull’ossigeno. Uno dei migliori modi per ricavare sia ossigeno che cibo sono le piante. In particolare, abbiamo appurato che la pianta migliore in grado di produrre ossigeno secondo le nostre condizioni è l’Elodea, una pianta acquatica della famiglia delle idrocaritacee. Vive nell'acqua dolce completamente sommersa, per cui viene spesso scambiata per un'alga. L'Elodea è anche chiamata "erbaccia acquatica" perché è spesso infestante., ma si presta all'utilizzo di laboratorio per osservare, al microscopio, le cellule vegetali, e, in particolare i cloroplasti, grazie all’elevata carnosità delle sue foglie affusolate. Road To Mars Ci siamo muniti di questi strumenti: BURETTA GRADUATA; La buretta è uno strumento di misura utilizzato per il dosaggio accurato di volumi dei liquidi. È formata da un tubo di vetro graduato a diametro costante: ad un’estremità è presente un'apertura, dall'altra un rubinetto. Si procede con il riempimento, caricando la buretta dall'alto. Deve poi essere posizionata in verticale e fissata con l'apposito sostegno. La lettura del valore di volume sulla scala graduata deve essere effettuata con attenzione, ponendo l'occhio alla stessa altezza del livello del liquido. IMBUTO (di vetro, in modo da permetterci di osservare le bollicine di O2 prodotte); PIANTINA DI ELODEA (immersa nell’acqua); LAMPADINA BLU; LAMPADINA VERDE; LAMPADINA ROSSA (100W). Abbiamo posto l’Elodea sotto l’imbuto rovesciato colmo d’acqua ed abbiamo fissato la buretta sul collo dell’imbuto, chiudendola in cima cosi che l’aria non fuoriesca e in modo che tutto l’ossigeno risultante dalla fotosintesi clorofilliana venga incanalato in essa. Abbiamo infine orientato la luce di una lampadina blu sulla pianta, ripetuto la struttura con le altre due lampadine e misurato l’O2 prodotto. Come? Considerando che ad un’ora X noi leggessimo un valore Y corrispondente al volume in ml di acqua presente nella buretta, mentre successivamente ad un’ora X’ un valore Y’ inferiore a quello iniziale, deduciamo che la differenza Δ = Y’-Y rappresenti il volume di ossigeno prodotto nel tempo X’-X, che, risalendo la buretta, ha esercitato una pressione sull’acqua tale da abbassarne il livello a X’. I risultati ottenuti sono descritti nel grafico sulla destra. Spettroscopio Luce rossa Luce verde Luce blu t(min) V diO2(m l)V diO2(m l)V diO2(m l) 12h 00’ 0,00 0,00 0,00 12h 05’ 0,20 0,00 0,05 12h 10’ 0,30 0,00 0,20 12h 15’ 0,30 0,05 0,30 12h 20’ 0,30 0,05 0,35 12h 25’ 0,30 0,00 0,35 12h 30’ 0,30 0,00 0,35 12h 35’ 0,30 0,00 0,35 12h 40’ 0,30 0,00 0,35 12h 45’ 0,30 0,00 0,35 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0 2 4 6 8 10 12 Luce rossa Luce verde Luce blu Cosa abbiamo fatto: Quindi, con quale tipo di luce dobbiamo coltivare la pianta? Possiamo alterare la produzione di ossigeno attraverso il colore della luce? Sappiamo che il colore che i nostri occhi percepiscono è solo una testimonianza della frequenza della luce visibile, che influisce sulla produzione di ossigeno attraverso la fotosintesi clorofilliana. Di conseguenza abbiamo eseguito diversi esperimenti in laboratorio per verificare il colore della luce più efficace, tra una rossa, una blu e una verde. Questo perché nello spettroscopio (A) , ovvero lo strumento per l'osservazione e l'analisi della radiazione elettromagnetica emessa da una sorgente, sono colori piuttosto distanti l’uno dall’altro, permettendoci cosi di avere una vasta gamma di risultati. Come è possibile notare attraverso il grafico la luce che ha permesso la maggiore produzione di O2 è stata quella blu, al contrario di quella verde. Perché questo? La clorofilla non assorbe tutte le lunghezza d'onda nella stessa maniera, come si può osservare nella figura B: non assorbe la luce nella parte verde dello spettro; questa infatti viene riflessa, mentre a frequenze che noi percepiamo come rosse ed in particolare blu la clorofilla assorbe il maggior quantitativo di luce e quindi permette una maggiore produzione di O2. A B All'interno dello spettro più è ampia la lunghezza d'onda della radiazione, più lenta sarà la vibrazione dei fotoni, quindi meno energia il fotone porterà. L’Elodea rappresenta un anello fondamentale dell'ecosistema dei laghi; costituisce l'habitat per numerosi invertebrati e alcune specie di pesci vi trovano riparo in età giovanile. Classe 1°D Giordano Matteo Gennaro Nappa Marco Musso Niccolò La fotosintesi clorofilliana è un processo chimico (la cui formula è 6 CO 2 + 6 H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6 O 2, ovvero ha come reagenti diossido di carbonio, acqua e come prodotti glucosio ed ossigeno) grazie al quale le piante verdi e altri organismi producono sostanze organiche. Durante la fotosintesi, con la mediazione della clorofilla, la luce solare permette di convertire sei molecole di CO2 e sei molecole d'H2O in una molecola di glucosio ,zucchero fondamentale per la vita della pianta. Come sottoprodotto della reazione si producono sei molecole di ossigeno, che la pianta libera nell'atmosfera attraverso gli stomi che si trovano nella foglia. La fotosintesi clorofillian Dalle nostre ricerche dunque siamo giunti alla conclusione che, sebbene in linea molto teorica, una coltivazione di Elodee illuminate da luce blu potrebbe costituire un’ipotesi plausibile per garantire un costante approvvigionamento di ossigeno in un’astronave. Murat Alberto Nardone Cesare Pizzuto Vittorio Liceo Scientifico/Linguistico «V.Cuoco-T.Campanella» onclusione
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Come possiamo sostenere la vita di diversi astronauti su una navicella spaziale in viaggio verso Marte per due anni (compreso ritorno)?Questa è la domanda che ci siamo posti ,nei panni di fisici e botanici, ed è il cardine delle nostre ricerche.Consideriamo i bisogni primari degli astronauti per quanto concerne la loro sopravvivenza: ossigeno, acqua e cibo. Se l’acqua è ricavabile e riciclabile, per gli altri due la situazione è più complessa; ci soffermeremo in particolare sull’ossigeno. Uno dei migliori modi per ricavare sia ossigeno che cibo sono le piante. In particolare, abbiamo appurato che la pianta migliore in grado di produrre ossigeno secondo le nostre condizioni è l’Elodea, una pianta acquatica della famiglia delle idrocaritacee. Vive nell'acqua dolce completamente sommersa, per cui viene spesso scambiata per un'alga. L'Elodea è anche chiamata "erbaccia acquatica" perché è spesso infestante., ma si presta all'utilizzo di laboratorio per osservare, al microscopio, le cellule vegetali, e, in particolare i cloroplasti, grazie all’elevata carnosità delle sue foglie affusolate.
Road To Mars
Ci siamo muniti di questi strumenti:
BURETTA GRADUATA;
La buretta è uno strumento di misura utilizzato per il dosaggio accurato di volumi dei liquidi. È formata da un tubo di vetro graduato a diametro costante: ad un’estremità è presente un'apertura, dall'altra un rubinetto. Si procede con il riempimento, caricando la buretta dall'alto. Deve poi essere posizionata in verticale e fissata con l'apposito sostegno. La lettura del valore di volume sulla scala graduata deve essere effettuata con attenzione, ponendo l'occhio alla stessa altezza del livello del liquido.
IMBUTO (di vetro, in modo da permetterci di osservare le bollicine di O2 prodotte);
PIANTINA DI ELODEA (immersa nell’acqua);
LAMPADINA BLU; LAMPADINA VERDE; LAMPADINA ROSSA (100W).
Abbiamo posto l’Elodea sotto l’imbuto rovesciato colmo d’acqua ed abbiamo fissato la buretta sul collo dell’imbuto, chiudendola in cima cosi che l’aria non fuoriesca e in modo che tutto l’ossigeno risultante dalla fotosintesi clorofilliana venga incanalato in essa.Abbiamo infine orientato la luce di una lampadina blu sulla pianta, ripetuto la struttura con le altre due lampadine e misurato l’O2 prodotto. Come?
Considerando che ad un’ora X noi leggessimo un valore Y corrispondente al volume in ml di acqua presente nella buretta, mentre successivamente ad un’ora X’ un valore Y’ inferiore a quello iniziale, deduciamo che la differenza Δ = Y’-Y rappresenti il volume di ossigeno prodotto nel tempo X’-X, che, risalendo la buretta, ha esercitato una pressione sull’acqua tale da abbassarne il livello a X’.I risultati ottenuti sono descritti nel grafico sulla destra.
Spettroscopio
Luce ros sa Luce verde Luce blu
t (min) V di O2(ml) V di O2(ml) V di O2(ml)
12 h 00’ 0,00 0,00 0,0012 h 05’ 0,20 0,00 0,0512 h 10’ 0,30 0,00 0,2012 h 15’ 0,30 0,05 0,3012 h 20’ 0,30 0,05 0,3512 h 25’ 0,30 0,00 0,3512 h 30’ 0,30 0,00 0,3512 h 35’ 0,30 0,00 0,3512 h 40’ 0,30 0,00 0,3512 h 45’ 0,30 0,00 0,35 0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0 2 4 6 8 10 12
Luce rossa Luce verde Luce blu
Cosa abbiamo fatto:
Quindi, con quale tipo di luce dobbiamo coltivare la pianta? Possiamo alterare la produzione di ossigeno attraverso il colore della luce?Sappiamo che il colore che i nostri occhi percepiscono è solo una testimonianza della frequenza della luce visibile, che influisce sulla produzione di ossigeno attraverso la fotosintesi clorofilliana.Di conseguenza abbiamo eseguito diversi esperimenti in laboratorio per verificare il colore della luce più efficace, tra una rossa, una blu e una verde. Questo perché nello spettroscopio (A) , ovvero lo strumento per l'osservazione e l'analisi della radiazione elettromagnetica emessa da una sorgente, sono colori piuttosto distanti l’uno dall’altro, permettendoci cosi di avere una vasta gamma di risultati.
Come è possibile notare attraverso il grafico la luce che ha permesso la maggiore produzione di O2 è stata quella blu, al contrario di quella verde. Perché questo?La clorofilla non assorbe tutte le lunghezza d'onda nella stessa maniera, come si può osservare nella figura B: non assorbe la luce nella parte verde dello spettro; questa infatti viene riflessa, mentre a frequenze che noi percepiamo come rosse ed in particolare blu la clorofilla assorbe il maggior quantitativo di luce e quindi permette una maggiore produzione di O2.
A
B
All'interno dello spettro più è ampia la lunghezza d'onda della radiazione, più lenta sarà la vibrazione dei fotoni, quindi meno energia il fotone porterà.
L’Elodea rappresenta un anello fondamentale dell'ecosistema dei laghi; costituisce l'habitat per numerosi invertebrati e alcune specie di pesci vi trovano riparo in età giovanile.
Classe 1°D
Giordano Matteo GennaroNappa MarcoMusso Niccolò
La fotosintesi clorofilliana è un processo chimico (la cui formula è 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2,
ovvero ha come reagenti diossido di carbonio, acqua e come prodotti glucosio ed ossigeno) grazie al quale le piante verdi e altri organismi producono sostanze organiche.Durante la fotosintesi, con la mediazione della clorofilla, la luce solare permette di convertire sei molecole di CO2 e sei molecole d'H2O in una molecola di glucosio ,zucchero fondamentale per la vita della pianta. Come sottoprodotto della reazione si producono sei molecole di ossigeno, che la pianta libera nell'atmosfera attraverso gli stomi che si trovano nella foglia.
La fotosintesi clorofillianaDalle nostre ricerche dunque siamo giunti alla conclusione che, sebbene in linea molto teorica, una coltivazione di Elodee illuminate da luce blu potrebbe costituire un’ipotesi plausibile per garantire un costante approvvigionamento di ossigeno in un’astronave.
Murat AlbertoNardone CesarePizzuto Vittorio
Liceo Scientifico/Linguistico «V.Cuoco-T.Campanella»
Conclusione
