Title: La ricerca di vita nell
1C. Bartolini, M. Benelli POSSIBILITÀ DI VITA
NEL SISTEMA SOLARE
13 giugno 2015
La ricerca di vita nell'universo
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2- Due Domande
- QUALI SONO I CORPI PIU PROMETTENTI
- - VENERE
- - MARTE
- - EUROPA
- - TITANO
- - ENCELADO
- QUALI FORME DI VITA POTREBBERO OSPITARE
- - procarioti
- - eucarioti
- - vita intelligente
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3Cusano
Huygens
Kant
Gauss
erano convinti che esistessero altri mondi
abitati, ma senza averne alcuna prova
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4Planisfero di Marte disegnato da Schiaparelli nel
1878
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5VITA 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)
6Fino 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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7 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.
8ESTREMOFILI
- La vita prolifera sulla Terra anche in condizioni
estreme di temperatura e - pressione simili a quelle che troviamo su Marte,
Europa e - Titano
9VITA 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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10VENERE
A differenza della Luna Venere varia il suo
diametro apparente tra 10 e 64 secondi darco,
per il forte cambiamento di distanza dalla Terra.
11Immagine 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.
12 MARTE
Crater Victoria ben osservato dal
rover Opportunity
13Il 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.
14Il 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
15Elementi pro acqua su Martenel passato
- strutture simili a letti di fiumi
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16Presenza recente dacqua in superficie?
- Nelle immagini ad alta risoluzione sono visibili
delle gole, scavate lungo scarpate e bordi di
cratere, chiamate gullies.
17Oggi 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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18Ghiaccio 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
19MISSIONE 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.
20- 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. -
22- 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.
23- 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)
24Nel 2009 da Syrtis Major e da Arabia Terra sono
uscite imponenti quantità di metano. 2 Possibili
fonti VULCANI
Oppure ESSERI VIVENTI
25Il 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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26DEDUZIONI 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.
27Nel gennaio 1610 attorno al Pianeta GIOVE
Galileo ha scoperto
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28...4 satelliti Io Europa Ganimede
Callisto
29 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
30EUROPA
31 La struttura interna
- Nucleo metallico
- Mantello di silicati
- Strato di ghiaccio e acqua salata spesso forse
anche 100 Km
32Due 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.
34La 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.
36Il 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.
37Prima 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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38 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
39Seconda 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.
40Nel 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.
41Per 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.
44SATURNO, IL SIGNORE DEGLI ANELLI
45- 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
46 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.
472. Latmosfera di Titano
482. Latmosfera di Titano
Struttura dellatmosfera
49Confronto fra i laghi di Titano e quelli della
Terra.
50Presenza 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.
51Presenza 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
53Un 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
54TIGER 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.
55ATMOSFERA
- 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)?
57TEMPERATURA
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.
58Pennacchio di particelle di ghiaccio simile a una
fontana espulsa dalla superficie di Encelado
59- 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!
60Credit 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.
61CAUSE 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
62COMPOSIZIONE ATMOSFERICA
91
3.2
1.7
63Lo 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
64LA 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
65Sulla 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.
66Ci 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.