L`Astrobiologia e la Ricerca della Vita nel Cosmo

L’Astrobiologia e la Ricerca
della Vita nel Cosmo
Enzo Gallori
Dipartimento di Fisica e Astronomia,
Università di Firenze
27/02/2014
ZONE DI ABITABILITÀ
CHE COSA E‟ NECESSARIO PER LA VITA?
Fonte di Energia
Elementi biogenici
H2O
Presenza di una Atmosfera
Stabilità di condizioni fisiche (T°, …)
Presenza di un pianeta roccioso
......................................................
SOLE
• È una “nana gialla” (G2); T° esterna: 6000°C.
• Da circa 5 miliardi di anni produce un’enorme
quantità di E (fusione nucleare: 4H → 2He), la quale
viene emessa in tutte le direzioni dello spazio (sulla
Terra circa 200.000 miliardi di kw/giorno).
• E: radiazione elettromagnetica (e.m.) + flusso di
particelle (vento solare) + neutrini.
• La radiazione EM è alla base della vita sulla terra
(acqua liquida, fotosintesi clorofilliana).
ELEMENTI CHIMICI
ELEMENTI CHIMICI NELL’UNIVERSO
Abbondanza relativa al Carbonio
• Idrogeno (H)
15.000
• Elio (He)
1.000
• Ossigeno (O)
8
• Neon (Ne)
3
• Azoto (N)
2
• Carbonio (C)
1
• Silicio (Si)
0.30
• Magnesio (Mg)
0.20
• Fosforo (P)
0.001
ELEMENTI CHIMICI NEI VIVENTI (%)
•
•
•
•
•
•
•
Ossigeno (O)
Carbonio (C)
Idrogeno (H)
Azoto (N)
Calcio (Ca)
Fosforo (P)
Magnesio (Mg)
65
18
10
3
1.5
1.0
0.05
MOLECOLE INTERSTELLARI
CARBONIO
IL PIANETA DELL’ACQUA
COMPOSIZIONE CHIMICA DELLA
CELLULA
L’H2O È UN DIPOLO
STRUTTURA DELL’H2O LIQUIDA
ORIGINE DELL’ACQUA SULLA TERRA
Comete
Meteoriti
Attività vulcanica
PIANETI ED ATMOSFERE
EVOLUZIONE ATMOSFERA TERRESTRE
CIANOBATTERI
B.I.F.
PIANETI TERRESTRI O “ROCCIOSI”
TETTONICA A PLACCHE
LA LUNA
“Se fossimo soli nell‟Universo allora l‟Universo
stesso sarebbe solo un grande spreco di spazio”
(C. Sagan)
METEORITE MARZIANO (?)
Il meteorite ALH8001,0 si ritiene sia stato
espulso da Marte in seguito ad un impatto 16
milioni di anni fa e che sia precipitato sulla
terra in Antartide 13000 anni fa
Immagine ad alta risoluzione
ottenute tramite microscopia
elettronica a scansione mostrano
strutture tubulari attribuibili a
microorganismi fossili
I BATTERI
PERCHÉ I BATTERI?
• Sono le cellule viventi più semplici e più
numerose presenti sulla Terra (1 g di suolo
fertile contiene ~ 1 Miliardo di batteri!)
• Sono presenti sulla Terra da un tempo
straordinariamente lungo (3.5 x 109 anni!)
TIMELINE DELLA “VITA”
LE PIÙ ANTICHE ROCCE TERRESTRI
AUSTRALIA
PILBARA - I PIÙ ANTICHI FOSSILI
DATATI 3.5 MILIARDI DI ANNI FA
STROMATOLITI (SHARK BAY)
I batteri hanno potuto colonizzare in
questo lunghissimo periodo di tempo
tutti gli habitat terrestri
a patto che questi contenessero una fonte
di Carbonio
↓
METABOLISMO
IL METABOLISMO
Il metabolismo e il complesso delle
reazioni che avvengono all’interno
della cellula.
↓
Consente alla cellula di rifornirsi di energia
necessaria per poi crescere e riprodursi
EVOLUZIONE DEL METABOLISMO
• Fermentazione
• Respirazione
• Fotosintesi clorofilliana
LA FERMENTAZIONE
Scissione del glucosio (zucchero a 6
atomi di carbonio) in carenza di ossigeno
con formazione di frammenti a due o tre
atomi di carbonio → Alcool etilico,
Acetone, Acido lattico, ecc.
VINIFICAZIONE
LA RESPIRAZIONE
FOTOSINTESI CLOROFILLIANA
RICERCA DI VITA ALIENA
VITA NEGLI AMBIENTI ESTREMI
YELLOWSTONE PARK - GEYSER
PYROCOCCUS FURIOSUS (120°C!)
Vulcani sottomarini
IL DESERTO DI ATACAMA (CILE)
Mono Lake
ZONE DI ABITABILITÀ
MARTE
EXOMARS ESA-NASA 2018
GIOVE E LE SUE LUNE
EUROPA
I solchi visibili sulla superficie di Europa potrebbero indicare la
presenza acqua allo stato liquido al di sotto della calotta esterna
ghiacciata
FOTOSINTESI AD I.R.
SONDA GALILEO
Nel Dicembre del 2013 la
NASA ha riportato
l’individuazione di:
"clay-like minerals
(specifically, phyllosilicates),
often associated with
„organic material‟ " sulla
crosta ghiacciata di Europa.
Inoltre ha annunciato,
basandosi su studi del
Telescopio Hubble, la
presenza di “water plumes”.
EQUAZIONE DI DRAKE (1961)
S.E.T.I (SEARCH FOR
EXTRATERRESTRIAL INTELLIGENCE)
RADIOTELESCOPIO DI ARECIBO
STAZIONE RADIOASTRONOMICA DI
MEDICINA (BO)