La Ricerca della vita

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Planetologia Extrasolare La ricerca della vita
R.U. Claudi
2
La Ricerca della Vita
If we never search the chance of success is
zero! (Cocconi Morrison1959)
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La ricerca della vita nella storia
1820
Gauss
Coltivazione di piante di colori diversi nella
siberia con lo scopo di rendere rappresentazione
del teorema di pitagora visibile da Venere o da
Marte
1950
Tsiolkovskij
Comunicazione con i marziani tramite segnali
luminosi
1959
Cocconi Morrison
Comunicazione con i marziani tramite segnali
radio a 1.420 GHz (emissione a 21 cm Idrogeno
neutro)
Progetto OZMA antisignano del progetto SETI non
più comunicare ma cercare segnali da civiltà
intelligenti
1960
Drake
Ricerca di pianeti abitabili e di biosignature
KEPLER, EDDINGTON, DARWIN, TPF
2000
ESA NASA
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Perchè dovremmo cercare la vita?

• Motivi filosofici cercare di rispondere ad un
  interrogativo posto da migliaia di anni
• La ricerca della vita è un argomento astrofisico
  leggittimo. Capire lorigine della vita ha la
  stessa difficoltà e pone sfide analoghe a quelle
  che bisogna affrontare per capire lorigine
  delluniverso

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Dove cercare la vita Extraterrestre?
Sistema solare
Sistemi Extrasolari
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Marte Lesperimento del Viking (1976)
Suolo di Marte atmosfera marziana con 14C (CO e
CO2) Microrganismi metabolizzano e riscaldamento
a 750 C Risultato Negativo (Rilevato C)
Suolo di Marte soluzione nutritiva con
14C Microrganismi CO2, CH4 Risultato Negativo
Suolo di Marte soluzione nutritiva Microrganismi
CO2, O2, CH4 Risultato Negativo (emissione O)
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Sistema Solare Marte
Fossile microscopico di possibile organismo
vivente nella Meteorite Marziana ALH84001
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Sistema Solare Marte
I valori dei rapporti delle abbondanze degli
elementi permette lidentificazione delle
meteoriti marziane
I simboli pieni sono relativi al materiale
marziano, quelli vuoti a quello terrestre
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Marte perchè si cerca lacqua. I
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Marte perchè si cerca lacqua. II
Marte Osservato con laltimetro Laser MOLA a
bordo del Mars Global Surveyor
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Marte e i rovers NASA
SPIRIT OPPORTUNITY
lancio 10 giugno 2003 7 luglio 2003
arrivo 4 gennaio 2004 25 gennaio 2004
luogo cratere Gusev Meridiani Planitia
Mars Exploration Rover
Temperature di operazione da -100 C fino a 0
C Peso del rover 174 Kg Dimensioni 1.5 m
(altezza), 2.3 m (larghezza) e 1.6 m
(lunghezza) Alimentazione pannelli solari e
batterie al litio che in totale forniscono 140
W Durata della missione primaria 90 giorni
marziani, cioè 92 giorni terrestri
Costo totale circa 850 milioni
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I Tragitti
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Mirtilli e Pop-Corn
14
I Risultati di Mars Express
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Europa evidenze di un oceano
Litosfera Ghiacciata Tsup -143 C
Superficie poco craterizzata Strutture
somiglianti al Pack artico Possibile confronto
con laghi antartici (Foto sonda Galileo)
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Sistema Solare Terra
UFO termine in uso dal 1952

• Hynek 1972
• Definito una scala per definire gli incontri con
  gli UFO

SETA Search for Extraterrestrial Artifacts SETV
Search for extraterrestrial visitation
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Come cercare la vita extrasolare?

• Sono stati suggeriti molti metodi (vedi lista)
• La scoperta diretta sembra essere quella che può
  dare frutti migliori e maggiori informazioni

• Velocità Radiali
• Astrometria
• Transiti
• Pulsar timing
• Gravitational lensing
• Dischi
• Astrometria differenziale

• Luce riflessa
• Luce trasmessa
• Emissione aurorale
• Emissioni Radio
• Segnali Antropici
• Imaging Coronografico
• Imaging Interferometrico

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Dove potremmo cercare la vita?

• Posizionando i nostri telescopi nello spazio, per
  evitare i problemi legati allatmosfera (per
  esempio TPF e Darwin)
• Cercare tra le stelle vicine perchè i pianeti
  vicini saranno più brillanti e più semplici da
  fare seguire.

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Il sistema solare a 10 pc

• Visibile
• Terra/Sole 10-10
• Zodi relativamente piccola
• Infrarosso
• Terra/Sole 10-7
• Zodi relativamente grande

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Con/senza vita
Tasso di produzione abbondanza
atmosferica

• Gas log(vita/novita)
• O2 5
• N2O 3
• CH4 5
• CO2 -3

• Gas log(vita/novita)
• O2 2
• N2O 2
• CH4 3
• CO2 -3

Solo ordini di grandezza Altri gas non possono
essere trovati H2, NH3, HCl, CO, N2
Refs Rambler 1989 Margulis Lovelock
1974 Yung DeMore 1999
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Spettro della terra nel visibile

• Luce integrata della terra, riflessa dalla parte
  scura della Luna clorofilla, O2, O3, H2O.

Ref. Woolf, Smith, Traub, Jucks, ApJ 574
2002, astro-ph/0203465
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Spettro Infrarosso della Terra
CO2
H2O
O3
H2O
Luce integrata della terra vista da TES (Thermal
Emission Spectrometer) in rotta verso MARTE
(1996) CO2, O3, H2O.
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Spettri Molecola per Molecola
Envelope
Tutti
H2O
O2
O3
CH4
CO2
N2O
Visibile
Infrarosso
Refs Traub Jucks, AGU Geophys. Monograph 130,
2002 DesMarais et al, Astrobiology 2002.
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Attenzione Falsi positivi !
Fotodissociazione CO2
Fotodissociazione H2O
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LOzono
fortunatamente la presenza dellOssigeno risulta
da un forte assorbimento dovuto allOzono prima
di 10 ??m Angel et al. 1986 Nature, 322, 341
Produzione di Ozono negli strati alti ciclo di
Chapman (1930)
La produzione di Ozono dipende dalla quantità di
Ossigeno. Marcatore dellossigeno biotico (non
lineare)
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Distruzione dellOzono
Sulla terra lOzono è distrutto, in modo
naturale, dai radicali NOx che derivano dalla
fotodissociazione di N2O
Effetto serra porta vapore acqueo nella
stratosfera
Processo di fotodissociazione, libera H e gruppi
OH che
La distruzione dellOzono è amplificata dallo
stesso processo non biotico che produce O2
Selsis et al. 2002
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Cosa cercare nellinfrarosso?
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Specie e loro proprieta
TPF
DARWIN
Visibile Infrarosso
CO2 Si (Se abbondante) Si
H2O Si Si
O2 Si No
O3 Si Si
CH4 Si (Se abbondante) Si (Se abbondante)
N2O No Si (Se abbondante)
T Si (derivata,superficiale) Si (diretta, stratosferica)
pressione Si No
raggio, massa Si (inferred) Si
clorofilla Si No
Triple signature
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Tempo necessario per osservare biomarker da un
pianeta a 10pc (Traub et al 2001)
O2 oxygen O3 ozone H2O water CO2 carbon dioxide
Abbondanza 21 6 ppm 0.8 350 ppm
Lung. Donda 0.76 ?m 0.59 ?m 1.00 ?m 2.00 ?m
8-m coronografo 9 days 3 days 1 day 50 days
Lung. Donda ___ 9.6 ?m 7 or 28 ?m 15.2 ?m
Interferometro infrarosso ___ 7 days 3 days 2 days
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Ricerca di civiltà intelligentiSETI
Proposto da Drake 1960, non finanziato dal
congresso americano 1993
Per osservazioni da terra , emissione di H2O in
atmosfera
Bkg Galattico dovuto alla radiazione di
sincrotrone raggi cosmici
1.420
1.727
WATER HOLE (1. 20 Ghz)
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Ricerca di civiltà Intelligenti un segnale
interessante!
1977 WOW Signal
Ricevuto dal radiotelescopio BIG EAR della OHIO
State University
Jerry Ehman trova picco di emissione a 1.420 GHz,
della durata di due minuti di intensità trenta
volte rispetto al fondo
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SETI moderno
Fondazione privata in attività dal 1993 Progetti
principali
SERENDIP
Search Extraterrestrial Radio Emission from
Nearby Developed Intelligent Populations.
Progetto che sfrutta le osservazioni radio fatte
per altri scopi e cerca segnali di tipo seti.
SETI_at_HOME, SETI ITALIA, Allen Telescope Array
(SETI Berkley)
BETA
Proseguimento dei progetti METAI e METAII
progetto della Planetary Society ispeziona nel
water hole con il 26m Harvard Smithsonian Center
for Astrophysics. Terminata nel 1999 per
danneggiamenti
Controparte Ottica del SETI, ricerca di impulsi
laser, Berkley 760 mm (Werthimer), Harvard 1.5 m
(Marcy), Horowitz con 1.8 m dedicato solo a
questo progetto
OSETI
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Prove di comunicazione Placca del Pioneer 10
(17-10-70) e 11
C. Sagan F. Drake
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Prove di comunicazione il messaggio di Arecibo
(16-11-74)
F.Drake
Matrice binaria 23X79 (numeri primi) irradiata
dal radio telescopio di Arecibo Verso lammasso
globulare M13 (tempo previsto di arrivo del
segnale 20000 anni)
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Prove di comunicazione il disco dei Voyager
Sul disco sono incise le istruzioni per leggere
il disco. E le indicazioni da dove arriva. Nel
disco ci sono 115 immagini della terra, suoni,
musiche e frasi nelle diverse lingue della terra
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Paradosso di Fermi (1950)
Se esistono, allora dove sono?
Età del sole 4.55 Gy
Età della galassia 8 Gy
Tempo necessario per sviluppare una civiltà
intelligente3.5 Gy Raggiunta la tecnologia
tempo necessario esplorazione Galassia 10-100 Myr
Non ci sono!
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Quattro possibilità

1. Non ci sono.
2. Una visita non è possibile tecnicamente
3. Sono vicini, ma non sono stati trovati
4. Non sono interessati a noi

ed una ipotesi lIpotesi Zoo
J.Ball (1973) e C. Sagan (1973) ci sono, sono
talmente civilizzati che un incontro con loro
porterebbe ad una catastrofe come quella successa
ai nativi americani quando sono arrivati Colombo
e Cortezquindi non vogliono farsi vedere, ma ci
osservano.