RIPARTITO IL LARGE HADRON COLLIDER

Fasci di particelle circolano nuovamente nel Lage Hadron Collider (Lhc), l’acceleratore più grande del mondo, tornato in funzione al Cern di Ginevra dopo una pausa di oltre un anno. I primi fasci di particelle - ha annunciato ieri sera il Cern - sono stati fatti circolare in senso orario, già poche ore dopo le prime iniezioni. Adesso si faranno circolare le particelle anche nell’altra direzione, ha detto il portavoce del Cern James Gillies.

«È formidabile vedere di nuovo circolare i fasci nel Lhc», ha dichiarato il direttore generale del Cern Rolf Heurer. «Abbiamo ancora della strada da fare per poter cominciare a fare fisica, ma questo avvio è un grande passo in avanti», ha aggiunto. Il Large Hadron Collider era stato avviato per la prima volta oltre un anno fa, il 10 settembre 2008, ma un guasto sopraggiunto pochi giorni dopo lo aveva condannato ad una lunghissima pausa forzata per le riparazioni. L’acceleratore - un anello sotterraneo di 27 km - è ripartito nel pomeriggio ed un fascio in circolazione ha potuto essere stabilito alle ore 22, ha precisato il Cern. «È una tappa importante nella prospettiva dei primi risultati di fisica, attesi nel 2010», commentano al Cern in attesa delle prime collisioni.

«Rispetto ad un anno fa, capiamo molto meglio l’Lhc», ha spiegato Steve Myers, direttore degli acceleratori. «Abbiamo imparato le lezioni dell’esperienza ed abbiamo messo a punto una tecnologia che ci consente di andare avanti. E così che si compiono progressi», ha aggiunto. La prossima tappa importante sarà costituita dalle collisioni a bassa energia, attese tra circa una settimana, scrive il Cern in un comunicato. Poi sarà fatta salire l’energia dei fasci di particelle in circolazione nell’acceleratore, per preparare le collisioni a 7 Tev l’anno prossimo. Grazie alle collisioni, i ricercatori del Cern prevedono di scoprire particelle elementari mai osservate. L’acceleratore dovrà ricreare le condizioni esistenti subito dopo il Big Bang e mira a catturare il Bosone di Higgs, chiamato anche la particella di Dio, grazie al quale esiste la massa.

L’Lhc era stato riacceso una decina di giorni fa, ma fino a questa notte il fascio di protoni era stato attivato in modo da percorrere solo singoli settori della macchina. Il 19 settembre 2008 si era verificato il guasto che ha imposto una lunghissima pausa all’acceleratore. E per finire, pochi giorni fa una briciola di pane aveva bloccato l’erogazione di elettricità necessaria a far funzionare l’acceleratore. Risolti i problemi e scongiurate maledizioni e paure, adesso tutto è molto diverso. Tanto che nei prossimi giorni si tenterà di raggiungere l’energia di 1,2 TeV: un record per la fisica contemporanea. Le premesse per il successo ci sono tutte perchè, sono convinti i ricercatori, il lungo stop al funzionamento dell’acceleratore non è stato una pausa: si è lavorato moltissimo per aumentare la sicurezza e confinare al massimo eventuali guasti, in modo che possano interessare soltanto settori ristretti della macchina. Alla fine riceratori e tecnici hanno imparato a conoscere molto più a fondo la macchina gigantesca, al punto da essere convinti di poter recuperare velocemente il tempo perduto, anche nella corsa con il concorrente americano, il Tevatron del Fermilab.

RECUPERARE ENERGIA DALLE TURBOLENZE

I materiali piezoelettriciti consentono di convertire l'energia cinetica in elettricità, ma finora le applicazioni sono rimaste limitate per lo più all'elettronica di consumo.

Ora un gruppo di ricerca del City College di New York (CCNY) sta sviluppando questo tipo di tecnologia al fine di generare elettricità su scala più ampia e montarli su automobili e aeroplani: sulla carrozzeria di un'auto o sulla fusoliera di un velivolo, potrebbero produrre una discreta tensione elettrica per effetto delle vibrazioni. L'intensità di corrente non sarebbe ovviamente sufficiente a muovere un veicolo, ma potrebbe caricare una batteria e alimentare così tutti quei dispositivi elettrici secondari che attualmente sottraggono potenza al motore principale, facendo aumentare i consumi.

Presentati al 62-esimo Convegno della Divisione di fluidodinamica dell'American Physical Society (APS) in corso a Minneapolis, negli Stati Uniti, da Yiannis Andreopoulos, professore al CCNY, misurano ciascuno 1,5 x 2,5 centimetri, e potrebbero essere ulteriormente sviluppati sulla base dei modelli delle forze fisiche in gioco nelle diverse situazioni.

“Posti per esempio nella parte posteriore di un veicolo, o in corrispondenza di una qualunque superficie su cui si instaura una turbolenza, il flusso d'aria metterebbe in risonanza questi dispositivi piezoelettrici”, ha commentato Andreopoulos presentando i dati di uno studio nella galleria del vento. "In questo modo sarebbe possibile recuperare almeno in parte l'energia che andrebbe altrimenti dispersa”.

OCEANI CARICHI DI CO2

Gli oceani rivestono un ruolo cruciale nella regolazione del clima, assorbendo più di un quarto del biossido di carbonio che le attività antropiche rilasciano nell’atmosfera. Ora il primo conteggio anno per anno sull'arco di tutta l'era industriale di questo meccanismo suggerisce che gli oceani fatichino a tenere il ritmo delle emissioni umane, una circostanza, questa, che potrebbe avere notevoli implicazioni per il futuro del clima.

A rivelarlo, sulle pagine dell’ultimo numero della rivista “Nature”, è uno studio firmato da Samar Khatiwala, oceanografo del Lamont-Doherty Earth Observatory della Columbia University.

I ricercatori stimano infatti che nello scorso anno gli oceani abbiano raggiunto un primato, avendo assorbito 2,3 miliardi di tonnellate di CO2 prodotte da combustibili fossili. Ma poiché le emissioni complessive sono cresciute rapidamente negli ultimi anni, dal 2000 la porzione di tali emissioni assorbita dagli oceani è diminuita del 10 per cento.

Alcuni modelli climatologici avevano già previsto tale rallentamento, ma è la prima volta che se ne trova una conferma sperimentale. Gli stessi modelli infatti attribuiscono tale cambiamento all’assottigliamento dello strato di ozono della stratosfera e ai conseguenti disturbi della circolazione oceanica e di quella dei venti.

Questo nuovo studio, per contro, porta a ipotizzare che il rallentamento sia dovuto a limiti chimico-fisici nella capacità degli oceani di assorbire il carbonio, un’idea che viene attualmente verificata da un gran numero di laboratori di ricerca del mondo.
"Quanto più biossido di carbonio si immette in atmosfera, tanto più acidi diventano gli oceani, riducendo la sua capacità di assorbire CO2", ha commentato Khatiwala. “A causa di questo effetto chimico, ci si attende che il sistema oceano divenga un ‘pozzo’ di carbonio sempre meno efficiente.”

Lo studio ha infatti ricostruito, anno per anno dal 1765 al 2008, l’accumulo negli oceani del carbonio di origine industriale. Khatiwala e colleghi hanno trovato che l’assorbimento è rapidamente aumentato negli anni cinquanta, quando gli oceani hanno cercato di mantenere il passo con le emissioni di biossido di carbonio in tutto il mondo. Queste ultime hanno però continuato ad aumentare e nel 2000 hanno raggiunto un valore di picco, dopo il quale la percentuale complessiva di carbonio assorbito ha cominciato inesorabilmente a diminuire, anche se in termini assoluti l’assorbimento continua ad aumentare.

SEMPRE PIU' SU LE EMISSIONI DI CO2

Dal 2000 al 2008 le emissioni di CO2 da combustibili fossili sono ancora aumentate, e non di poco: del 29 per cento. E anche nel 2008, nonostante la crisi economica, l'incremento è stato del 2 per cento, contro una media del periodo del 3,4 per cento. Negli anni novanta la media dell'aumento si aggirava invece intorno all'uno per cento.

Le proiezioni basate sull'andamento del prodotto nazionale lordo globale indicano che nel 2009 le emissioni dovrebbero assestarsi sui livelli del 2007, per poi tornare ad aumentare nel 2010.

Come fonte, il carbone ha ormai superato il petrolio e le emissioni dei paesi in via di sviluppo ora eccedono quelle dei paesi sviluppati. Le emissioni legate allo sfruttamento del territorio sono invece rimaste pressoché costanti dal 2000 a oggi, passando a contribuire sul totale delle emissioni antropogeniche per il 12 per cento contro il 20 del 2000.

Lo ha stabilito uno studio internazionale condotto nel quadro del Global Carbon Project pubblicato su "Nature Geoscience".

Complessivamente, negli ultimi 50 anni la frazione delle emissioni di CO2 che non è stata assorbita dai "pozzi" naturali del carbonio - principalmente foreste e oceani - ed è rimasta in atmosfera è del 43 per cento, passando però da un 40 per cento iniziale al 45 per cento della fine del periodo considerato, un dato che indica una perdita di efficienza dei pozzi naturali.

"L'unico modo per controllare il cambiamento climatico è attraverso una drastica riduzione delle emissioni globali di CO2. I pozzi del carbonio del pianeta sono complessi e ci sono delle lacune nelle nostre conoscenze in merito, e in particolare nella nostra capacità di legare le emissioni antropogeniche di CO2 alle sue concentrazioni atmosferiche su base annua. Se potessimo ridurre l'incertezza sui pozzi del carbonio, i nostri dati potrebbero essere utilizzati per verificare l'efficacia delle politiche di mitigazione degli effetti sul clima"; ha osservato Corinne Le Quéré dell'Università della East Anglia e del British Antarctic Survey, prima firmataria dell'articolo su "Nature Geoscience".

MICRORGANISMI NEL SUOLO DI MARTE

Nel suolo di Marte ci sono probabili resti di microrganismi. E' quanto emerge da uno studio italiano pubblicato sull'International Journal of Astrobiology, secondo cui "e' possibile" che le strane sferule soprannominate "mirtilli", scoperte da tempo nella zona del pianeta chiamata Meridiani Planum, la grande pianura a Sud dell'equatore marziano, siano resti di forme di vita molto antiche e primitive.
Le analisi, basate sulle immagini raccolte e trasmesse a Terra dalla sonda della Nasa Opportunity, sono state condotte da Vincenzo Rizzo, del dipartimento di Scienze della Terra dell'universita' di Firenze, e da Nicola Cantasano, dell'Istituto per i Sistemi Agricoli e Forestali del Mediterraneo (Isafom) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr).
Sull'origine dei cosiddetti "mirtilli" sono state avanzate finora moltissime ipotesi, ma l'unico dato che ha trovato d'accordo coloro che le hanno studiate e' che sono formazioni "pertinenti alla presenza di acqua". Nel complesso i sedimenti hanno l'aspetto di sottilissime lamine ed e' su queste ultime che si sono concentrati gli sforzi dei due studiosi italiani.
"Il nostro studio - scrivono - mostrano che questi sedimenti e le sferule che contengono potrebbero essere strutture organosedimentarie, probabilmente prodotte da microrganismi". Si tratterebbe insomma di microfossili che nel tempo sono andati accumulandosi, dando origine a sottilissimi strati. Una struttura che, scrivono i ricercatori, "sembra essere consistente con l'esistenza della vita su Marte".
Inoltre la loro origine potrebbe trovare una spiegazione simile a quella delle strutture chiamate stromatoliti presenti sulla Terra e formate da sottilissime lamine nelle quali sono intrappolati microrganismi antichissimi, sia animali (colonie di batteri) o vegetali (microscopiche alghe).

UNA DOCCIA FREDDA PER I VIAGGI SPAZIALI

Quando l’uomo intraprenderà viaggi spaziali molto lunghi dovrà tenere conto di particolari “autostoppisti” che entreranno con loro nelle astronavi: I batteri terrestri. Le condizioni ambientali favoriranno un’azione estremamente spiacevole. Innanzitutto faranno calare di molto le difese immunitarie dei cosmonauti; inoltre scateneranno la crescita e la virulenza dei microbi.

Questi risultati dimostrano che la vera battaglia da vincere per andare su Marte ed oltre non sarà la tecnologia spaziale, ma il superamento di barriere mediche per adesso irrisolvibili, ricordando inoltre che chi viaggerà verso Marte non potrà essere velocemente ricoverato in un ospedale altamente attrezzato…

Il problema più studiato è quello delle grandi distanze e di come poterle superare psicologicamente e tecnicamente. Pochi considerano il problema delle malattie e di possibili epidemie a bordo. Esso sembra invece il più grave e difficile da vincere. Lo studio è andato in grande dettaglio e ha dimostrato che le alterazioni della gravità stimolano la riproduzione di agenti patogeni anche molto comuni, come la salmonella, l’escherichia (alteratore della flora intestinale) e lo stafilococco. Questo aumento in numero e virulenza viene largamente favorito dall’abbassamento delle difese immunitarie. Un bel pasticcio! E le cose peggiorerebbero ancora se si volesse fare restare astronauti a lungo su corpi celesti come la stessa Luna e, successivamente, Marte. Le colonie spaziali restano ancora un sogno?

ACQUA DI LUNA

La Luna è simile ad un’enorme spugna che assorbe le particelle elettricamente cariche che provengono dal Sole attraverso il vento solare. Queste particelle interagiscono con l’ossigeno presente in alcuni granuli della superficie e producono … acqua! Molto semplice ed efficace. Non aspettiamoci però laghi o mari e nemmeno… vasche da bagno. La scoperta è stata fatta dallo strumento SARA dell’ESO, a bordo dell’orbiter lunare indiano Chandrayaan-1. Tuttavia il processo è estremamente interessante anche per altri motivi, in quanto può trasformarsi in un modo ingegnoso per prendere immagini della stessa Luna e di qualsiasi altro corpo privo di atmosfera del Sistema Solare. Cerchiamo di vedere come.

La superficie lunare è composta da una distesa di granuli irregolari di polvere, conosciuta come regolite. Le particelle (protoni essenzialmente) provenienti dal Sole dovrebbero essere intrappolate in questi granelli e, una volta assorbiti, formare appunto idrossili ed acqua, come dimostrato dalla sonda. Tuttavia, non tutti i protoni vengono inglobati nella regolite. Uno su cinque rimbalza e cattura un elettrone libero trasformandosi in idrogeno. L’idrogeno viene scaraventato verso lo spazio ad una velocità di circa 200 km/sec e prosegue senza essere catturato dalla gravità lunare. Inoltre, essendo elettricamente neutro, non subisce alcun effetto da parte di campi magnetici. In questo modo gli atomi proseguono in linea retta, in modo simili ai fotoni della luce. Teoricamente (e si spera anche praticamente) per ogni atomo scappato è possibile risalire al punto in cui si è originato e permettere di costruire un’immagine della superficie. L’area di emissione apparirebbe più luminosa. D’altra parte, benché la Luna non abbia un suo campo magnetico, molte delle sue rocce sono magnetizzate. Queste zone “anomale”, deflettendo i protoni che arrivano sulla Luna, apparirebbero più scure nella mappa costruita con gli atomi di idrogeno.

Ma se questo vale per la Luna, deve valere per tutti i corpi planetari privi di atmosfera, la cui presenza fermerebbe le particelle solari. E’ quindi valido sia per gli asteroidi che per Mercurio. Il team di SARA si aspetta che anche su questi oggetti molti protoni rimbalzerebbero nello spazio sottoforma di atomi di idrogeno. Un bell’avvertimento per la missione BepiColombo verso Mercurio, che porta con sé due strumenti molto simili a SARA e che potrebbero scoprire e “mappare” molto più idrogeno riflesso di quello lunare, in quanto Mercurio riceve un flusso di vento solare molto più concentrato data la sua vicinanza alla nostra stella. Sarà veramente interessante vedere cosa succederà. Evviva i protoni!!

NUOVI CALCOLI SU APOPHIS

Probabilmente è l'asteroide che più di tutti ha tenuto desta l'attenzione dell'opinione pubblica. I dati iniziali, infatti, indicavano per Apophis il 2,7 per cento di probabilità che nel 2029 potesse colpire il nostro pianeta. Probabilità incredibilmente elevata, fortunatamente ridotta in modo drastico dalle successive osservazioni, con la buona notizia che quell'anno Apophis non avrebbe colpito la Terra, ma le sarebbe passato comunque incredibilmente vicino (30 mila chilometri dalla superficie).

Pericolo scampato, dunque, anche se ben presto ci si accorse che quel passaggio avrebbe influenzato l'orbita dell'asteroide con inevitabili ricadute sui suoi futuri incontri con la Terra. I calcoli, infatti, indicavano che ci poteva essere una probabilità su 45 mila che il passaggio del 2036 si rivelasse catastrofico. Valore minimo, ma più che sufficiente a tenere ancora desta l'attenzione degli astronomi e del pubblico. Al recente Meeting della Divisione di planetologia della American Astronomical Society tenutosi a Portorico, però, Steve Chesley e Paul Chodas (Jet Propulsion Laboratory) hanno presentato nuove valutazioni sul rischio-impatto per Apophis. E si tratta davvero di buone notizie.

Grazie alle più recenti osservazioni dell'asteroide, soprattutto quelle compiute dal team di Dave Tholen (Università delle Hawaii) con il telescopio da 2,2 metri posto sul Mauna Kea, Chesley e Chodas hanno ricalcolato l'orbita di Apophis ottenendo che le probabilità di impatto nel 2036 si riducono a circa quattro su un milione. I nuovi dati hanno inoltre evidenziato un altro incontro ravvicinato con la Terra nel 2068, con probabilità di impatto valutabili attualmente in tre su un milione, ma destinate a diminuire ulteriormente man mano che verranno acquisite nuove informazioni sull'orbita dell'asteroide.
Basterà questo rassicurante e drastico ribasso nelle probabilità di rischio a togliere ad Apophis l'etichetta dell'asteroide del Giorno del Giudizio? Vedremo...

UN PIANETA DOVE PIOVONO SASSI

Da un po' di tempo la scoperta di nuovi esopianeti non fa più notizia. Ormai il conteggio ha quasi raggiunto quota 400 e le nuove scoperte si susseguono con una discreta regolarità. Da quando, però, è entrato in servizio l'osservatorio spaziale COROT, la ricerca è diventata ancora più raffinata e gli astronomi ormai non si accontentano più degli "Hot Jupiters", ma aspirano ai pianeti di taglia terrestre.

Lo scorso febbraio COROT ha scoperto nella costellazione dell'Unicorno un pianeta grande meno del doppio della Terra, la cui massa è stata valutata circa cinque volte quella del nostro pianeta. COROT-7b, questo il nome del pianeta, orbita incredibilmente vicino alla sua stella (23 volte più vicino di quanto Mercurio non lo sia al Sole) e questo lo rende un autentico altoforno. Un gioco di risonanze orbitali, poi, blocca rotazione e rivoluzione del pianeta, costretto a rivolgere verso il suo sole sempre lo stesso emisfero. Con il risultato che, mentre la temperatura dell'emisfero costantemente in ombra è di soli 50 K, quella dell'altro emisfero raggiunge valori di circa 2600 K, più che sufficienti a vaporizzare anche le rocce.

Questa situazione così estrema ha incuriosito Laura Schaefer e Bruce Fegley Jr. (Washington University di St. Louis), che hanno provato a simulare quale tipo di atmosfera potesse avere COROT-7b e hanno pubblicato i risultati del lavoro a inizio ottobre su The Astrophysical Journal. Utilizzando e adattando il programma MAGMA - preparato nel 2004 per studiare il vulcanesimo di Io, il satellite galileiano più vicino a Giove - i due ricercatori hanno simulato le caratteristiche dell'atmosfera del pianeta partendo da quattro differenti composizioni. "Sostanzialmente abbiamo ottenuto sempre il medesimo risultato - spiega Fegley. Gran parte dell'atmosfera è composta da sodio, potassio, ossigeno e monossido di silicio. Quello che rende l'atmosfera davvero particolare, però, sono i fenomeni climatici che potrebbero caratterizzarla."

Man mano che si sale in quota, infatti, la temperatura scende e i vapori rocciosi che saturano l'atmosfera possono condensare. Un fenomeno che si verifica regolarmente qui sulla Terra, dove si formano nubi di vapore d'acqua e si originano le precipitazioni che ben conosciamo. Secondo le simulazioni, però, su COROT-7b le nubi sarebbero sostanzialmente di tipo "roccioso" e le conseguenti precipitazioni avverrebbero sotto forma di piccoli ciotoli di differenti tipologie di rocce. Inoltre, alcuni elementi caratterizzati da un basso punto di vaporizzazione, quali il sodio e il potassio, resterebbero costantemente dispersi in atmosfera e, soffiati nello spazio dal vento stellare, potrebbero essere individuati grazie a mirate osservazioni astronomiche. Eventualità tutt'altro che remota, dato che nelle atmosfere di un paio di esopianeti è stata recentemente individuata proprio la presenza di sodio.

Per farla breve, l'atmosfera irrespirabile di COROT-7b non sarà certo un modello di ospitalità, ma è innegabile che i fenomeni che la caratterizzano la rendano molto molto affascinante.

MERCURIO, PIANETA DI FERRO E TITANIO

Mercurio, pianeta di ferro, e di titanio. Si era finora ipotizzato ma adesso la sonda Messenger della Nasa che lo ha sfiorato da un’altezza di appena 228 chilometri alla fine di settembre lo ha dimostrato attraverso i dati raccolti ed ora elaborati. Il ferro si presenta in una forma rara difficilmente riscontrabile sugli altri pianeti del sistema solare. La scoperta è intrigante per i planetologi ora scatenati nel cercare di spiegare l’origine del pianeta più piccolo e più vicino al Sole con molti record misteriosi. Tra le altre cose si suppone che abbia un cuore di ferro che rappresenta il 60 per cento della massa del pianeta ed ha un campo magnetico.
Inoltre si ritiene che ciò che vediamo oggi di Mercurio sia quanto rimane da uno scontro planetario con un altro corpo celeste che gli ha strappato gli strati più superficiali lasciando prevalere il suo interno ferroso. Mercurio ha un diametro di 4.880 chilometri, cioè è un terzo della Terra e la sua temperatura superficiale oscilla tra 485 gradi sopra lo zero centigradi ai meno 180 gradi centigradi. Tuttavia da alcune osservazioni compiute anche con i radiotelescopi terrestri sembra che nelle zone dove non batte il Sole all’interno dei crateri si sia conservato del ghiaccio d’acqua portato da antiche comete come pare sia accaduto sulla Luna. Inoltre Mercurio ha un’ atmosfera estremamente sottile generata dall’azione dei raggi solari che interagiscono con la superficie e dagli impatti con micrometeoriti. L’incontro ravvicinato della sonda è il terzo di questo tipo organizzato dalla Nasa per modificare la traiettoria del veicolo spaziale e farlo entrare definitivamente in orbita nel 2011.
Prima di Messenger soltanto la sonda Mariner 10 nel 1970 aveva sorvolato da vicino Mercurio. In quell’occasione, grazie ai calcoli del meccanico celeste professor.Giuseppe Colombo dell’Università di Padova e allora ricercatore al JPL della Nasa in California, la sonda riuscì a passare per tre volte invece di una vicino al pianeta triplicando il bottino di informazioni scientifiche. Così Colombo, ora scomparso, finì sulle pagine del New York Times . Lo stesso Colombo era uno specialista di Mercurio perché ne spiegò gli esatti movimenti: la sua scoperta venne pubblicata sulla rivista Nature. Adesso l’ESA europea sta costruendo una sonda che volerà a studiare Mercurio e che è stata battezzata «BepiColombo» in riconoscimento delle sue scoperte.