Astrobiologia

Astrobiologia

Studio della vita nell'universo è multidisciplinare che richiede diversi scienziati ognuno con precise competenze.

"Astro" cioè parla di astronomia e "Biologia" , anche detto esobiologia o bioastronomia quindi è una combinazione di studi

astronomici (studio dell'universo) e biologici (studio della vita)

Istituti specifici che si interessano all'astrobiologia che cercano di rispondere alla domanda se esiste la vita in altre parti

nell'universo oltre alla Terra? Come si è evoluta la vita?

Ci possono dare diversi input: climatologico, geologico, molecolare, filogenetico, ambientale perché possiamo osservare gli

ambienti estremi in cui la vita può rifiorire ->> input sull'origine e importanza delle molecole che danno origine alla vita. (I

composti organici sono alla base della vita). Tutte queste domande hanno a che fare con la vita sulla Terra perché la Terra è

l'esempio della vita che conosciamo: dai batteri e virus alla vita intelligente. Quindi quando parliamo di vita nell'universo

dobbiamo distinguere la vita di base di un organismo vivente da una vita intelligente cioè un individuo in grado di comunicare.

Cosa stiamo cercando? Umanoidi quindi esseri simili a noi, piante o organismi fotosintetici, animali, microrganismi. La vita

extraterrestre dev'essere analizzata in qualsiasi forma di vita sia semplice (vita cellulare), complessa (aggregati cellulari che

formano tessuti e organi) sia quella intelligente.

Cosa definiamo vivente? Forse il movimento, la crescita o il riprodursi ed espandersi? Ma allora sarebbero tali le nuvole, i

cristalli e gli incendi

Già nella filosofia greca si pensava alla possibilità di trovare altre forme di vita oltre la Terra, purtroppo mancano ancora gli

strumenti necessari per questo tipo di ricerca.

Abbiamo bisogno di nuove tecnologie, potenti strumenti che vadano oltre i limiti imposti dall'atmosfera

Ma perché cercare la vita? Dovremmo cercare dei mo perché gli organismi più semplici e più vecchi, dovremmo cercare

anche pianeti -> astronomia, planetologia e biologia sono le tre discipline alla base della ricerca scientifica della vita per

individuare i nuovi orizzonti nella scoperta della vita extraterrestre.

l'astronomia studia oggetti lontani e ha svelato che le leggi fisiche che governano la vita sulla Terra devono essere le

- stesse anche per la vita nell'universo. Ci dice anche che l'universo è pieno di stelle e di pianeti con possibilità di vita.

la planetologia ci dà informazioni precise sulla natura dei pianeti (le loro lune orbitanti, le loro origini). Solo dal 1995 vi è

- prova di pianeti extrasolari, alcuni di questi potenzialmente abitabili (grazie possibilità di luce e disponibilità di acqua

allo stato liquido e anche la gravità -> più è grande un pianeta maggiore sarà la forza di gravità da cui dipende la

popolabilità)

Formazione dei pianeti, le stelle possono contenere pianeti e questi pianeti possono essere abitabili e quindi un gran numero

di stelle possono avere un gran numero di pianeti abitabili.

Così come le leggi fisiche anche quelle chimiche sono universali. Le stelle distanti da noi hanno subito gli stessi processi

chimici della nostra stella e quindi gli atomi si comportano nello stesso modo nell’universo.

I processi della biologia sono comuni nell’universo?

SI, allora la ricerca sarà fruttuosa.

NO, allora rappresentiamo una rarità nel cosmo.

Partendo da semplici molecole inorganiche attraverso reazioni naturali formare molecole organiche

La formazione di molecole organiche è importante per il brodo primordiale che ha dato origine alla vita, dentro il quale le

molecole organiche aiutate anche dall'attività geologica del pianeta riescono ad organizzare strutture sempre più complesse

che portano alla vita. E in questo brodo primordiale gli organismi hanno evoluto la capacità di resistere a delle condizioni

estreme e quindi la biologia può essere una condizione comune nell'universo dove spesso le condizioni estreme sono tipiche.

Dove cercare la vita? Sicuramente le Lune perché alcuni pianeti come Saturno sono dei giganti gassosi che raramente

riescono ad are opportunità per la vita. Giove ha moltissime lune, circa 63, come Europa in cui la vita essere presente sotto

riescono ad are opportunità per la vita. Giove ha moltissime lune, circa 63, come Europa in cui la vita essere presente sotto

degli strati di protezione. Ma anche Urano, Nettuno,..

c'è anche una grande quantità di pianeti extrasolari che sono però sono enormemente distanti da noi.

Le velocità delle nostre sonde non sono sufficienti per raggiungere quelle grandi distanze, ci vorrebbero decine di anni per

arrivare ai limiti del sistema solare, come arrivare a stelle distanti anni luce da noi?

Qualcuno sta cercando noi? Se esiste una vita intelligente nell'universo ci aspettiamo che questa mandi dei segnali verso di

noi -> per questo abbiamo strumenti per poter captare e comunicare (mandare e ricevere segnali)

Alieni nonostante abbondanza di figure nella fantascienza non abbiamo prove della loro esistenza. Tuttavia le conoscenze

astronomiche e fisiche dei pianeti e la biologia ci dicono che ci sono le condizioni per altre forme di vita nell'universo.

È possibile che la vita esista in uno dei mondi del nostro Sistema Solare, ma è improbabile che si tratti di vita intelligente.

Comunque è possibile che questo avvenga in pianeti e lune di altre stelle

Attraverso la ricerca di segnali dallo spazio è possibile ricevere informazioni sulla presenza di vita intelligente da civiltà

avanzate

La prospettiva della possibilità della vita nell’universo ha dato vita ad una nuova scienza: l’astrobiologia

Si tratta di una scienza multidisciplinare mirata a comprendere sia la possibilità di trovare la vita su altri pianeti sia sulla

maggior comprensione dell’evoluzione della vita sul nostro pianeta.

**Tipo di segnali inviati sono dei segnali impulsi radio con un determinato codice.

Sono già stati inviati delle informazioni e messaggi dentro navicelle, verso un Astrobiologi

ammasso cellulare ma ci le onde radio viaggiano lentissimamente quindi ci aspettiamo a - Parte 1...

nel caso una risposta in milioni di anni luce

Modello geocentrico ed eliocentrico

Già ai tempi dei Greci c'era un'idea di Terra sferica, legato al concetto di Pitagora della sfera come modello matematico

perfetto, per questo la Terra posta al centro di una sfera di condizioni e sempre più convinti che la Terra avesse struttura

sferica anche grazie alle Aristotele osservando le eclissi lunari vide l'ombra sferica proiettata sulla Luna. Ma anche il

movimento di corpi "erranti" (chiamati in greco pianeti) indipendente dal movimento generale delle stelle, il cui moto quindi

non era regolare come quello delle altre stelle ->> moti retrogradi: i osservando i pianeti possiamo notare che la loro

luminosità varia come se si facessero più vicini e più lontani a noi, ma varia anche la loro velocità e direzione se la

proiettiamo sulla volta celeste che sta dietro questi pianeti: essi dovrebbero muoversi verso est ma talvolta invertono il loro

corso e si muovono all'indietro. Questi periodi sono detti di moto retrogrado apparente che possono durare settimane o mesi

a seconda del pianeta. Questi moti hanno validato l'idea del modello geocentrico.

Tolomeo immaginava che i pianeti si muovessero su dei deferenti ed epicicli cioè ad un

certo punto i pianeti nel loro moto costruivano un'orbita circolare intorno alla Terra per

poi riprendere il loro moto e questo poteva dimostrare il moto retrogrado

Gli studiosi arabi creano l'Almagesto un'opera in cui si descrive accuratamente il modello

tolemaico. Ma il modello geocentrico è complesso e spesso non funziona, per cui rimane il

modello primario per il movimento planetario per 1500 anni ...

Aristarco di Samo nel 300ac conosce la dimensione relativa e la distanza sia del Sole che della Luna, quindi produce un

modello eliocentrico più semplice; se una piccola Luna orbita intorno ad una Terra più grande, una piccola Terra dovrebbe

orbitare intorno ad un grande Sole.

I pianeti sono sottoposti ad un moto retrogrado perché diversi percorsi orbitali fanno si che i pianeti periodicamente

"lambiscano" altri pianeti, causando il loro cambiamento di moto apparente -> cioè se tutti orbitano intorno al Sole occupano

"lambiscano" altri pianeti, causando il loro cambiamento di moto apparente -> cioè se tutti orbitano intorno al Sole occupano

spazi diversi con velocità diverse e questo può causare in certi periodi dell'anno l'apparenza del moto retrogrado.

Se le rotazioni sono una più ampia dell'altra ci saranno dei momenti in cui la

visione coincide ad una certa posizione, man mano che procedono l'osservazione

cambia e ci sarà un punto in cui l'osservatore interno vedrà proiettata sul muro

l'immagine retrograda rispetto al movimento che vedeva prima dell'osservatore

del cerchio più esterno. Procedendo ritornerà alla visione normale.

Quindi allo stesso modo se abbiamo l'orbita della Terra e di Marte noi vediamo che

ad un certo punto l'orbita della Terra fa sì che Marte abbia una certa posizione ad

es nella costellazione dei Gemelli. Man mano che procede l'anno la Terra sarà

posizionata in un altro punto dell'orbita e possiamo osservare la proiezione di Marte

sulla volta celeste in un'altra posizione come quella del Cancro. Procedendo ancora

verso l'interno il moto si sposta ancora verso sinistra in posizione 3. Però arriva

un momento in cui le due orbite si sovrappongono sullo stesso asse e allora la proiezione i Marte risulta retrograda rispetto a

prima; procedendo ancora torna indietro e si avvicina al Cancro per poi riprendere verso sinistra ->> "apparente": è il nostro

punto di osservazione che cambia

Il modello eliocentrico fornisce una spiegazione più naturale del moto dei pianeti, che si muovono in cerchi perfetti intorno al

Sole rispetto a cerchi perfetti attorno alla Terra.

I Greci usano la parallasse stellare come una contro-prova del modello eliocentrico: cioè i corpi celesti non sembrano mai

cambiare aspetto cambiando l’angolo di osservazione in diversi momenti dell'anno. Conclusero che le stelle sarebbero state

semplicemente troppo lontane nel modello eliocentrico.

Se la Terra gira attorno al Sole, allora durante l’anno vediamo le stelle più vicine spostarsi rispetto a quelle più lontane

(parallasse stellare). Questo evento dimostra che la Terra gira attorno al Sole.

Nicolò Copernico pubblica: «De Rivolutionibus Orbium Coelestium» dando inizio alla cosiddetta rivoluzione copernicana.

Partendo dalle ipotesi di Aristarco, Copernico dimostra matematicamente la centralità del Sole nel sistema solare, in

opposizione alla teoria geocentrica Tolemaica.

Ispirato dal lavoro precedente di Aristarco trova modelli geometrici semplici che collegano le distanze e i periodi orbitali dei

pianeti -> semplicità del modello, ma non è migliore o peggiore rispetto al modello geocentrico; entrambi si basano in modo

non corretto su orbite planetarie circolari.

Tycho Brahe (1546-1601) un grande genio, ha trascorso la sua carriera effettuando misurazioni sempre più precise dei corpi

celesti. Apprezzò la semplicità del lavoro di Copernico e il modello eliocentrico, ma non poteva usare i suoi dati per fornire la

prova definitiva.

Giovanni Keplero (1571-1630) forse il più brillante matematico del suo tempo, Tycho assume Keplero per mettere ordine alle

sue osservazioni.

Keplero mantiene inizialmente il concetto di orbite circolari, anche se le sue previsioni non sono mai così perfette come

dovrebbero essere. Ricomincia a considerare il moto dei pianeti abbandonando l'idea dei cerchi a favore delle ellissi,

segnando l'inizio del decennio più produttivo della sua carriera.

Prima legge di Keplero enuncia che l'orbita di ogni pianeta attorno al Sole è un ellisse con il Sole che occupa uno dei due

► fuochi.

Quindi definisce posizioni planetarie speciali attorno al Sole: perielio e afelio, rispettivamente il punto di massimo

avvicinamento e quello più lontano dal Sole.

La metà della distanza tra perielio e afelio è chiamata il semiasse maggiore, che rappresenta la distanza orbitale media

di un pianeta dal Sole.

Seconda legge di Keplero: un pianeta si muove più velocemente nella parte della sua orbita più vicino al Sole e più

► lentamente quando è più lontano dal Sole, percorrendo aree uguali in tempi uguali.

lentamente quando è più lontano dal Sole, percorrendo aree uguali in tempi uguali.

Questo strano fenomeno è facilmente osservato da Keplero, ma la sua spiegazione dovrà attendere i tempi di Newton,

che dimostrerà il concetto di conservazione della quantità di moto.

Terza legge di Keplero ci dà idea di come siano regolati alcuni aspetti importanti della rivoluzione di un pianeta intorno

► al suo asse: i pianeti più lontani orbitano attorno al Sole a velocità media lenta, obbedendo alla precisa relazione

matematica a3 = p2.

dove a è il semiasse maggiore di un pianeta in unità astronomiche, o AU cioè la distanza media fra la Terra e il Sole; p è

il periodo del pianeta misurato in anni.

Keplero sapeva dall'osservazione che le sue leggi erano corrette, anche se da sole non avrebbero potuto dimostrare il

modello eliocentrico.

Gli astronomi avevano tre obiezioni principali al modello di Keplero, tutte risolte da Galileo Galilei (1564-1642).

Obiezione 1: Se la Terra è in movimento, perché la caduta di oggetti non li "lascia indietro" a causa del suo movimento? Galileo

getta le prime basi della fisica, mostrando che gli oggetti restano in movimento a meno che una forza agisca per fermarli

(resistenza dell'aria es).

Qui, si vede che una forza è qualcosa che cambia il moto di un oggetto. Un oggetto in caduta libera è libero da tali forze, ad

eccezione della gravità e della resistenza dell'aria, e così dovrebbe essere "legato" alla Terra.

Obiezione 2: I movimenti del cosmo devono essere perfetti, e quindi circolari.

Brahe aveva già indagato sull'aspetto di una cometa e di una supernova con altre viste durante il tempo di Keplero. Galileo

utilizzò la recente scoperta del telescopio per aggiungere altre prove, descrivendo le macchie scure sul Sole (macchie solari)

viste come ulteriori imperfezioni oppure le osservazioni della Luna ulteriormente dimostrarono la presenza di colline e valli e

di essere quindi lontana da una "sfera perfetta." -> gli esseri perfetti nel cosmo non esistono.

Obiezione 3: L'assenza di parallasse stellare mostra che la Terra deve essere ferma.

Galileo non poteva confutare questa obiezione direttamente. La parallasse stellare non venne osservata fino al 1838.

Osservando che la traccia della Via Lattea è costituita da "innumerevoli stelle," si appellò alle distanze estreme delle stelle, il

che spiegava l'assenza di parallasse rilevabile.

Galileo ha dato la prova definitiva del modello eliocentrico con la sua osservazione delle fasi di Venere. È impossibile assistere

alle fasi di Venere osservate senza che Terra e Venere orbitino attorno alla Sole, se invece il sole è al centro del sistema

solare e Venere ruota come la Terra intorno al Sole, allora l'osservazione dalla Terra ci permette di notare diverse fasi di

Venere che corrispondono alle diverse fasi in cui il pianeta è illuminato o meno dal Sole a seconda della nostra osservazione

Sir Isaac Newton (1642-1727) senza dubbio la mente più brillante sulla Terra produce il fondamento del pensiero scientifico

per i successivi 200 anni.

Nel 1687 pubblica il Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, noto semplicemente come Principia in cui descrive quattro

Nel 1687 pubblica il Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, noto semplicemente come Principia in cui descrive quattro

leggi che governano il moto di tutti i corpi celesti e deriva le leggi di Keplero, più che osservarle:

Prima legge di Newton: un oggetto si muove a velocità costante a meno che una forza agisca per cambiare la sua

► velocità o direzione.

Seconda legge di Newton: Forza = massa x accelerazione

► Terza legge di Newton descrive che ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria

►

Fornisce la prima teoria nota sulla gravità, la legge di gravitazione universale, imperniata su tre idee fondamentali.

La forza gravitazionale è direttamente proporzionale al prodotto di due masse.

• Questa forza è inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra gli oggetti. Quindi minore sarà la distanza tra

• i due corpi maggiore sarà la forza di attrazione

La terza idea di Newton turbò anche lui: la gravità è una forza attrattiva tra due masse. Perché?

• Le leggi e la teoria della gravità di Newton hanno previsto con precisione la maggior parte di tutti i fenomeni fisici e

astronomici conosciuti, ma era turbato dall’ "azione a distanza" della gravità. Da dove proveniva questa forza?

->> prima teoria della gravità

Einstein immaginava che la gravità era il prodotto di masse come la Terra e il Sole con la deformazione dello spazio-tempo.

Questo è stato un miglioramento rispetto a Newton, pur mantenendo le stesse idee.

I pianeti cercano di muoversi in linea retta secondo la prima legge di

Newton, tuttavia, la curvatura dello spazio-tempo deforma la linea

retta in una curva generando un mondo orbitante.

Einstein afferma che la gravità è il risultato della curvatura dello

spazio-tempo ->> seconda teoria della gravità

Il metodo scientifico è un algoritmo, o una serie di passaggi, che si seguono per determinare se una spiegazione putativa, o

ipotesi, è valida.