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La ricerca di vita nell

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Title: La ricerca di vita nell universo Author: Eliana Last modified by: Marco Benelli Created Date: 11/1/2006 4:52:42 PM Document presentation format – PowerPoint PPT presentation

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Title: La ricerca di vita nell


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C. Bartolini, M. Benelli POSSIBILITÀ DI VITA
NEL SISTEMA SOLARE
13 giugno 2015
La ricerca di vita nell'universo
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  • Due Domande
  • QUALI SONO I CORPI PIU PROMETTENTI
  • - VENERE
  • - MARTE
  • - EUROPA
  • - TITANO
  • - ENCELADO
  • QUALI FORME DI VITA POTREBBERO OSPITARE
  • - procarioti
  • - eucarioti
  • - vita intelligente

13 giugno 2015
La ricerca di vita nell'universo
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Cusano
Huygens
Kant
Gauss
erano convinti che esistessero altri mondi
abitati, ma senza averne alcuna prova
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La ricerca di vita nell'universo
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Planisfero di Marte disegnato da Schiaparelli nel
1878
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La ricerca di vita nell'universo
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VITA su MARTE
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
dhabitabilité, Parigi 1892)
6
Fino al 1909, la maggior parte degli astronomi
era convinta che Marte e Venere fossero
abitati. Quellanno Eugenios Antoniadi,
osservando Marte con un telescopio più potente di
quello di Schiaparelli, smentì lesistenza di
canali su Marte. E Alfred Wallace trovò che
Marte doveva aver una temperatura troppo bassa
per ospitare la vita.
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La ricerca di vita nell'universo
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CONDIZIONI FISICHE DEI PIANETI TERRESTRI
Mercurio Venere Terra
Marte
Temper. lt750 C 460 C 15 C
-60 C Pressione trascurabile 92
atm. 1atm. 0.007atm.
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ESTREMOFILI
  • La vita prolifera sulla Terra anche in condizioni
    estreme di temperatura e
  • pressione simili a quelle che troviamo su Marte,
    Europa e
  • Titano

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VITA NEI SISTEMI IDROTERMALI
  • Lenergia di cui ha bisogno la vita può anche non
    provenire dal Sole.
  • Vicino alle dorsali oceaniche ci sono delle
    sorgenti idrotermali sottomarine attorno a cui
    proliferano delle comunità viventi, che sfruttano
    lenergia geotermica.

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La ricerca di vita nell'universo
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VENERE
A differenza della Luna Venere varia il suo
diametro apparente tra 10 e 64 secondi darco,
per il forte cambiamento di distanza dalla Terra.

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Immagine del Transito di Venere sul disco solare
l8 giugno 2004. La luce del Sole illumina la
densa atmosfera del pianeta.
Schulze-Makuch e Irwin studiando lacqua delle
nubi venusiane trovano caratteristiche che
indicano la possibile esistenza di batteri.
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MARTE
Crater Victoria ben osservato dal
rover Opportunity

13
Il Clima di MARTE in passato
  • In passato lacqua scorreva sulla superficie
    (atmosfera più densa, clima più caldo)
  • Questo fa ritenere che su Marte possa essere
    sbocciata la vita prima che sulla Terra.

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Il Clima di Marte Oggi
  • Ora è freddo e secco, la temperatura media è di
    215 K allequatore, con minimi a 150 K e massimi
    a 280 K
  • La pressione atmosferica è circa 7 mbar

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Elementi pro acqua su Martenel passato
  • strutture simili a letti di fiumi

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Presenza recente dacqua in superficie?
  • Nelle immagini ad alta risoluzione sono visibili
    delle gole, scavate lungo scarpate e bordi di
    cratere, chiamate gullies.

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Oggi su Marte potrebbe esserci acqua liquida
  • - acqua nella calotta polare (sonda Phoenix)
  • - piccole ma significative modifiche di alcune
    pareti interne dei crateri

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La ricerca di vita nell'universo
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Ghiaccio dacqua 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
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MISSIONE VIKING
Carl Sagan con il modulo lander Viking1
  • 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.

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  • 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.

21
  • 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.

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  • Al campione di suolo marziano furono aggiunte
    sostanze nutrienti e furono analizzati i gas
    liberati.
  • Si trovò uninattesa quantità di O2 che potrebbe
    essere stata causata da un eccesso di umidità, e
    non dalla presenza di microrganismi viventi.

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  • 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.

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)
24
Nel 2009 da Syrtis Major e da Arabia Terra sono
uscite imponenti quantità di metano. 2 Possibili
fonti VULCANI
Oppure ESSERI VIVENTI
25
Il meteorite ALH84001
  • 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..

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DEDUZIONI DAL DNA PROVENIENTE DA MARTE
Dal libro Il pianeta rosso di F. Rocard
  • Se il DNA fosse diverso da quello terrestre
  • gt la vita può comparire nelluniverso, ovunque
    ci siano
  • determinate condizioni favorevoli, in forme
    completamente
  • diverse 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 delluniverso
    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.

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Nel gennaio 1610 attorno al Pianeta GIOVE
Galileo ha scoperto
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La ricerca di vita nell'universo
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...4 satelliti Io Europa Ganimede
Callisto

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I tre satelliti medicei più interni sono in
risonanza multipla tra loro i periodi orbitali
di Io, Europa e Ganimede sono in rapporto di 124


30
EUROPA
31
La struttura interna
  • Nucleo metallico
  • Mantello di silicati
  • Strato di ghiaccio e acqua salata spesso forse
    anche 100 Km

32
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
loceano allo stato liquido ricoperto da una
crosta di ghiaccio.
33
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.
34
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
allesistenza di un oceano di acqua liquida.
35
La temperatura
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 dalleffetto 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.
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Il campo magnetico
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 allacqua
salata dei mari terrestri.
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Prima analogia con la Terra Vita nei sistemi
idrotermali
  • Se su Europa cè un oceano, in esso potrebbero
    esserci delle sorgenti idrotermali sottomarine,
    attorno a cui proliferano delle comunità
    viventi, che sfruttano lenergia proveniente
    dallinterno.

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La ricerca di vita nell'universo
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La vita potrebbe esistere nelloceano 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
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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
dellomonima stazione Russa
Lacqua del lago rimane liquida grazie al calore
endotermico e allelevata pressione prodotta dal
ghiaccio sovrastante, nel quale sono state
scoperte diverse forme di vita.
40
Nel ghiaccio del Vostok sono stati trovati
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)
Numerosi altri batteri che lanalisi del rRNA ha
permesso di catalogare tra gli archebatteri
Spore batteriche a 2395 m di profondità (200.000
anni)
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.
41
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.
42
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
43
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. Nellaprile 2012 è
stato approvato il progetto JUICE che nel 2029
esplorerà i satelliti ghiacciati di Giove.
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SATURNO, IL SIGNORE DEGLI ANELLI
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  • SATURNO HA 90 SATELLITI, IL PIU GRANDE È STATO
    CHIAMATO TITANO
  • RAGGIO (di 2575 Km) INTERMEDIO FRA MERCURIO E
    MARTE
  • CROSTA DI GHIACCIO DACQUA E SILICATI
  • ATMOSFERA, PRESSIONE PARI A 1.5 QUELLA TERRESTRE
  • -TEMPERATURA SUPERFICIALE DI 180C

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Latmosfera di Titano
Latmosfera 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 dellatmosfera è presente uno smog di
molecole organiche, che assorbono la luce
visibile.
47
2. Latmosfera di Titano
48
2. Latmosfera di Titano
Struttura dellatmosfera
49
Confronto fra i laghi di Titano e quelli della
Terra.
50
Presenza di vita.
La prova che non vi sia vita macro - o
microscopica su Titano deriva dal calcolo del
rapporto C12/C13, che per il satellite vale circa
82.
Siccome per la Terra il valore è maggiore (circa
95), si può presumere che non vi sia nessun
essere vivente batterico o vegetale -, neppure
nelle forma microscopica.
51
Presenza di vita
Infatti i processi metabolici degli organismi
porterebbero a un accumulo del C12 .
Inoltre non si sono trovati segni tangibili di
vita microscopica, come ad esempio - resti
fossili di batteri.
52
  • J. Lunine (Univ. Arizona) propone 3 possibilità
    di vita su Titano
  • - Vita estinta formatasi un tempo nellacqua
    superficiale
  • Vita presente nelleventuale oceano di acqua
    liquida sotto la crosta di ghiaccio
  • - Vita molto esotica nei laghi di idrocarburi

53
Un altro satellite interessante è ENCELADO
Lemisfero 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
54
TIGER STRIPES
  • Striature presso il Polo Sud lunghe 130 km e
    distanti 40 km, da cui fuoriesce vapore acqueo
    che forma una nube sul Polo Sud.

55
ATMOSFERA
  • I dati ricevuti hanno rivelato lesistenza di
    unatmosfera, osservata durante loccultazione da
    parte di Encelado di ? Orionis (Bellatrix).
  • Latmosfera non è uniforme, ma è concentrata
    soprattutto sul Polo Sud ed è ricca di vapore
    acqueo e di composti organici.

NASA/JPL/University of Colorado/Space Science
Institute
56
  • Il magnetometro a bordo della Cassini ha
    rivelato una flessione del campo magnetico di
    Saturno causata dallatmosfera di Encelado.
  • Sono state inoltre osservate
  • oscillazioni del campo magnetico
  • questo fenomeno avviene quando
  • quest'ultimo interagisce con
  • molecole ionizzate.

Rilevazione dell'atmosfera di Enceladus, ESA web
site (2005)?
57
TEMPERATURA
NASA/JPL/GSFC web site (2005)?
  • Dai dati raccolti risulta che il Polo Sud di
    Encelado è più caldo di quanto ci si aspettasse
  • Equatore ? 80K
  • Polo Sud ? 85K (con zone di 110K)?
  • Questo andamento della temperatura non è
    imputabile al solo irraggiamento
  • solare, ma si pensa sia dovuto a fughe di
    calore dallinterno.

58

Pennacchio di particelle di ghiaccio simile a una
fontana espulsa dalla superficie di Encelado
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  • Avendo mostrato presenza di vapore acqueo e
    attività di criovulcanesimo, ciò
  • che gli studiosi aspettano è la scoperta di acqua
    liquida.
  • Enceladus è il terzo corpo, dopo la Terra e Io, a
    mostrare unintensa attività
  • interna, ma rimane un mondo geologicamente
    misterioso, che farà pensare
  • alacremente per gli anni a venire!

60

Credit NASA/JPL/Space Science Institute
  • 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.

61
CAUSE DEL CRIOVULCANESIMO
  • Ci sono varie teorie in discussione sul
    criovulcanesimo
  • Presenza nel mantello di elementi radioattivi
  • (La sua densità media, pari a 1,6 g/cm3, implica
    che il 60 della massa è costituito da rocce,
    probabilmente riunite in un nucleo centrale
    circondato da un mantello di ghiaccio d'acqua
    spesso qualche decina di Km)?
  • Effetti mareali dovuti alla forza di attrazione
    gravitazionale di Saturno e dei suoi satelliti
    maggiori
  • Cause sconosciute

62
COMPOSIZIONE ATMOSFERICA
91
3.2
1.7
63
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
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LA VITA SU ENCELADUS
Secondo risultati ottenuti da modelli matematici
sulle proprietà delle polveri e del vapore
d'acqua, sotto la superficie ghiacciata di
Enceladus esiste acqua liquida, in equilibrio con
il ghiaccio e il vapore. Inoltre ci sono prove
abbastanza certe della presenza di sorgenti
geotermiche. Con queste basi non è da escludere
che la vita abbia potuto svilupparsi
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Sulla Terra sono state scoperte forme di vita,
che si sono sviluppate in assenza di ossigeno e
di materiale organico, traendo energia da
interazioni chimiche fra diversi tipi di
minerali, da decadimenti radioattivi nelle rocce
o dal calore geotermico. Questi ecosistemi sono
esempi di possibili habitat per lo sviluppo della
vita che potrebbe essere presente oggi
all'interno di Encelado.
Acqua calda carica di minerali affiora da una
frattura sul fondo oceanico. Sulla Terra la vita
fiorisce anche in questi ambienti ostili.
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Ci sono tre teorie sull'origine della vita
terrestre che sembrano applicabili anche su
Encelado
  • La teoria del brodo primordiale
  • Qualche 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.

67
Conclusioni
  • Per il momento lunico 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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