Libro Astrobiologia 2005

Un libro che parla della ricerca di vita nello spazio seguendo i risultati dei più recenti studi scientifici in vari settori, tra cui l’Astronomia, la Biologia, la Chimica, la Geologia, la Medicina spaziale.

Sommario
Premessa

Simboli e unità di misura utilizzati nel testo

1    L'idea di vita extraterrestre da Democrito al XX secolo.
1.1    Il dibattito sull'universalità della vita.
1.2    Il problema del pianeta Marte.
1.3    L'esobiologia nel ventesimo secolo.
1.4    La vita extraterrestre nella letteratura e nell cinema.

2    Cos’è la vita.
2.1    Cosa stiamo cercando?
2.2    Riproduzione e replicazione.
      2.2.1    Batteri e forme di vita pluricellulari.
2.2.2    Virus.
2.2.3    Viroidi e Virusoidi.
2.2.4    Prioni .
2.2.5    Nanobi .

2.3    Scambio di energia, crescita, metabolismo.
2.4    Le mutazioni e il caso.
2.5    La selezione naturale.
2.6    Proprietà vitali.
2.7    Analoghi non biologici.

3    La formazione degli elementi chimici.  
3.1    Il gas interstellare .
3.2    La nascita di stelle.
3.3    La nascita degli elementi chimici.
3.4    La formazione di molecole all’epoca attuale.

4    Dalla polvere alle meteoriti: culle per le molecole.
4.1    La polvere cosmica.
4.2    La composizione delle polveri.
4.3    Il ciclo di formazione dei granuli.
4.4    Formazione e composizione dei planetesimi.
4.5    Le meteoriti.
 4.5.1    Meteoriti metalliche o sideriti.
4.5.2    Le sideroliti.
4.5.3    Le meteoriti litoidi (condriti e acondriti).
4.5.4    Condriti carbonacee.

4.6    I composti organici nelle condriti carbonacee.
4.7    Le micrometeoriti.
4.8    Origine e stabilità delle sostanze prebiotiche.
4.9    La polvere cometaria.

5    Origine ed evoluzione del Sistema Solare.
5.1    La formazione del disco protoplanetario.
5.2    La nascita dei pianeti.
5.2.1    La fusione di planetesimi.
5.2.2    Acquisizione di materiale dall'esterno.
5.3    Il ruolo della temperatura nel disco protoplanetario.
5.4    Nascita della Terra e collisioni primordiali.
5.5    La formazione delle atmosfere.
    5.5.1    Atmosfere primordiali.
5.5.2    Atmosfere Vulcaniche.
5.6    L'effetto serra.
5.7    Il problema del fosforo.
5.8    L'origine dell'acqua sui pianeti.

6    Origine della vita sulla Terra.
6.1    Gli ingredienti della vita.
6.2    Un mondo ad RNA?
6.3    Un mondo a tioesteri?
6.4    Un mondo a liposomi?
6.5    Un mondo a coacervati ?
6.6    Un miscela speciale.
6.7    L'eredità terrestre.
6.8    Gli ambienti originari della vita.
6.9    Cronologia della vita.
6.10    Una Terra ghiacciata.

7    Il futuro della Terra.
7.1    Le estinzioni in massa sulla Terra.
7.2    Gli impatti di corpi celesti.
7.3    Le esplosioni di Supernovae.
7.4    Le eruzioni vulcaniche massicce.
7.5    A caccia di cause di estinzioni.
7.6    La gigante rossa.

8    Ambienti terrestri estremi.
8.1    Vita intorno ai black smokers.
8.2    Vita in regioni idrotermali subacquee.
8.3    Vita tra i clatrati oceanici.
8.4    Vita sotto i ghiacci.
8.5    Vita nelle grotte sulfuree.

9    Vita nel Sistema Solare.
9.1    L'evoluzione dell'ambiente marziano.
9.2    Gli esperimenti biologici dei Viking.
9.2.1    L'esperimento del GCMS.
9.2.2    L'esperimento LR.
9.2.3    L'esperimento PR.
9.2.4    L'esperimento GEX.
9.2.5    Un rompicapo: biologia o chimica?
9.3    Meteoriti marziane e  batteri fossili.
9.4    Vita su Marte?
9.5    Europa .
9.6    Titano.

10    Pianeti di altre stelle.
10.1    Ricerca di dischi protoplanetari.
10.2    Ricerca di pianeti intorno ad altre stelle.
10.3    Problematiche dei pianeti scoperti.
10.4    Considerazioni sui pianeti nel disco protoplanetario.
10.5    Zona abitabile nella galassia?

11    Viaggi spaziali.
11.1    Il problema della propulsione.
11.2    Esportare la vita.
11.3    Eppure qualcuno sopravvive …
11.4    La mancanza di gravità.
11.5    I nuovi alieni.

12    La ricerca di intelligenze extraterrestri.
12.1    L’equazione di Drake.
      12.1.1    Fattori astrofisici.
12.1.2    Fattori planetari.
12.1.3    Fattori biologici.
12.1.4    Fattori tecnologici e culturali.
12.1.5    Validità dell’equazione.
12.2    L’evoluzione di civiltà.
12.3    Comunicazione con civiltà extraterrestri.
12.4    Come comprendersi?
12.5    Perché viaggiare nello spazio?
12.6    I fenomeni UFO.
12.7    L’impatto di due civiltà.

Glossario.
Indice Analitico

 

 

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Gli autori

Gli autori:

Valentina Sergi, naturalista, si è laureata con una tesi sull'impatto ambientale di radiazioni extraterrestri emesse da una supernova. Ha collaborato con una rivista di divulgazione scientifica ed insegnato botanica. Attualmente collabora con la Provincia di Venezia.

Giuseppe Galletta è docente di Astronomia e Astrobiologia all’Università di Padova. Insieme a Francesco Bertola del Dipartimento di Astronomia di Padova ha scoperto negli anni ’70 una nuova categoria di galassie, dimostrando l’esistenza di sistemi stellari a struttura allungata. All'inizio degli anni '80, con Leopoldo Benacchio dell’Osservatorio Astronomico di Padova e Avram Hayli dell'Università di Lione, ha creato alcuni tra i primi modelli teorici di galassie con simmetria triassiale. Insieme alla moglie astronomo Daniela Bettoni e all'allievo Roberto Ciri, negli anni ’80 ha scoperto alcune galassie in cui il gas ruota in senso inverso alle stelle, un nuovo fenomeno dinamico detto controrotazione. Attualmente coordina un progetto di simulazione dell’ambiente marziano per lo studio del metabolismo dei microrganismi in condizioni extraterrestri.
È membro di diverse associazioni astronomiche professionali, tra cui l’Unione Astronomica Internazionale e l’Associazione europea di eso-astrobiologia (EANA). I risultati delle sue ricerche sono pubblicati sulle maggiori riviste scientifiche internazionali. Ha collaborato con numerose riviste divulgative.  

Errata corrige

Nonostante le tre correzioni incrociate delle bozze, nel passaggio tra vari computers e sistemi operativi e nella ricomposizione dei titoli si sono generati alcuni errori di stampa. Noi ve ne segnaliamo alcuni e ci scusiamo con i lettori. Chi trovasse altri errori di stampa, è pregato di segnalarli a giuseppe.galletta @unipd.it

Precisiamo inoltre che il testo vuole usare termini della vita comune e intende evitare il più possibile terminologie tecniche, essendo diretto a persone con una cultura "scolastica". Chi volesse approfondire l'argomento a livello universitario può seguire il corso di Astrobiologia tenuto all'Università di Padova tra novembre e gennaio di ogni anno per gli studenti della Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali. Dal 2006 parte del corso di Astrobiologia è svolto in ottobre e novembre all'interno del corso di Planetologia presso l'Università di Milano-Bicocca.

Posizione stampa errata stampa corretta
Tabella Simboli
ed unità di misura.
micro       m micro μ
Pag. 81, Titolo Ortigine Origine
 Pag.41, riga 7  circa un milione di anni  pochi milioni di anni
 Pag. 47,riga 6  protoni, neutroni, elettroni  protoni, elettroni
 Pag. 66, riga 10 Come per la formazione stellare, la forza di gravità è.. Le forze di coesione, le collisioni, il frenamento dovuto al gas sono...
 Pag. 66, riga 12 nella nascita dei pianeti invece agisce inizialmente per aggregazione nella nascita dei pianeti invece diversi fenomeni producono inizialmente l'aggregazione
 Pag 66, riga 22 i planetesimi i protopianeti
 Pag.66, riga 26 attireranno aggregheranno
 Pag.67, riga 31 di decine di chilometri di alcuni chilometri
 Pag. 69, riga 7 10 metri pochi metri
 Pag. 69, riga 11 di 1000 tonnellate, viene completamente distrutto di poche tonnellate, può essere distrutto
 Pag. 83, riga 11 si attraggono si incontrano
 Pag.83, riga 18 alcuni km/s decine di km/s
 Pag.83, riga 22 Lo stesso accade nel caso dei planetesimi che urtandosi si fondono insieme, a formare... L'aggregazione di planetesimi e le collisioni sui protopianeti possono portare alla fusione dei corpi coinvolti e formare..
 Pag.83, riga 31 I planetesimi I protopianeti
 Pag.85, riga 12 miliardi di anni un miliardo di anni
 Pag.90, riga 4 U235 U235, U238
 Pag.92, riga 32 il primo miliardo poche centinaia di milioni
 Pag.93, riga 9 un solido cristallino una struttura cristallina
 Pag.100, riga 11 dei pianeti giganti di Giove e Saturno
 Pag. 165, riga 22 l'orbita di Marte (circa il doppio della distanza che separa la Terra dalla sua stella) circa il doppio della distanza che separa la Terra dalla sua stella (oltre l'orbita di Marte)
 Pag. 187, riga 18 Questa energia Questa situazione
 Pag. 187, riga 20 da vulcani in eruzione e gialle lave sulfuree gialle lave sulfuree emesse da vulcani in eruzione
 Pag. 187, ultima riga con Saturno e  gli altri grandi satelliti, Teti e Dione con Dione e forse Teti, gli altri grandi satelliti di Saturno
 Pag. 189, riga 18 minori di ~10 m minori di pochi metri
 Pag. 280, riga 21 11000 anni alcuni milioni di anni
 Pag. 303, riga 37 non è elevata è elevata
 Pag.303, riga 38 83 kilowattora, appena sufficiente...da 100 watt! 25000 Gigawattora,

Nella tabella che segue inseriamo delle precisazioni o dei chiarimenti che, sebbene a molti lettori appaiono inutili, si riferiscono a parti di testo in cui il lettore potrebbe fraintendere il senso o desiderare un valore meno generico. Purtroppo in Astronomia i valori di numerose quantità temporali o di massa sono soggetti a revisioni e a volte, nell'opinione degli autori, è meglio essere generici, rimandando i lettori a testi più specifici e non divulgativi come questo.  Comunque, diamo di seguito alcuni commenti.

   Posizione Precisazione o chiarimento
 Pag.33, riga 6  Le percentuali di elementi chimici sono in massa, non in numero di atomi.
 Pag.38, riga 2  Le nane nere sono spesso indicate anche come "nane brune", poiché possono emettere energia a grandi lunghezze d'onda, ad esempio nel lontano infrarosso, e apparire debolmente luminose.
 Pag. 47, riga 6  Anche se i neutroni liberi non sono stabili, e decadono in circa 14 min, essi concorrono alle reazioni che producono particelle in grado di viaggiare per miliardi di anni.
 Pag. 47, riga 32 La nostra galassia è detta composta convenzionalmente da 200 miliardi di stelle. Questa è approssimativamente la quantità di stelle con la massa del Sole necessarie per formare la massa del disco visibile. Se si include l'alone e se la maggior parte delle stelle sono più piccole del Sole, potrebbero esserci anche 400 miliardi di stelle. La massa totale della via Lattea può essere anche  10 volte maggiore se si include la materia oscura che si dovrebbe trovare nell'alone. Noi adottiamo il numero "convenzionale" di 200 miliardi di stelle per il disco e di 15 mila parsec per il raggio.
 Pag. 63  I granuli che nascono nelle stelle fredde si formano nella parte esterna e più fredda, la regione circumstellare, come è detto nella pagina precedente. La frase "..in queste stelle.." si riferisce chiaramente al loro ambiente (ma qualche lettore disattento potrebbe pensare "all'interno")
 Pag 65, riga 24  La formazione dell'Universo e delle galassie viene fatta risalire tra 12 e 14 miliardi di anni. Nel testo si indica genericamente "..circa 15 miliardi di anni fa."
 Pag. 67 Le orbite dei corpi celesti possono avere piani quasi complanari, come per i pianeti del Sistema Solare, oppure con inclinazioni molto diverse tra loro. In Fisica, un'orbita viene caratterizzata da  un vettore di spin, perpendicolare al suo piano, che ne definisce anche l'orientazione. Per evitare di complicare la descrizione al lettore usando termini complessi, nel testo si parla di "orbite orientate in tutte le direzioni dello spazio" con ovvio significato intuitivo e scusandoci con i maniaci della precisione.
 Pag.84, riga 9 La frequenza di impatto sulla Terra di asteroidi più grandi di un km tende ad essere rivista, ed è stimata oggi circa 1 ogni milione di anni.
 Pag.88, riga 3
Pag.93, riga 10
I pianeti giganti hanno un nucleo roccioso avvolto da strati di molecole (composti di idrogeno, elio, ecc.) a vari gradi di compressione e stati, che vanno dall'idrogeno metallico al liquido al gas degli strati superiori. La composizione dei pianeti giganti è indicata qui in breve come fatta principalmente da "gas".
 Pag.91, Tab.5.1 Il tempo di dimezzamento del Rubidio 87 è stimato essere di circa 49 Ga. Nel testo è riportato 47 Ga.
 Pag.96, riga 7 Le abbondanze degli elementi rispetto all'idrogeno variano a seconda del luogo in cui sono misurate (Sole, stelle giovani, gas interstellare, ecc. I fattori possono variare anche del doppio. Ad esempio Ossigeno/idrogeno va da 8/10000 della parte esterna del Sole a 3/10000 nella nebulosa del Cigno (Cygnus loop). Noi abbiamo adottato le abbondanze trovate nella Nebulosa di Orione, in cui esistono dischi protoplanetari.
 Pag.99, riga 13 L'acqua continua ad esistere nel'atmosfera di Venere. Naturalmente è in piccolissime quantità, ma il suo valore stimato non è pertinente al discorso che viene fatto qui, dove interessa la formazione di acido solforico.
 Pag.148, riga 2 Le statistiche di impatto di oggetti da 100 m a 1 km sono tratte dalle curve pubblicate nella letteratura scientifica e variano dalla formazione dei pianeti ad oggi. Autori diversi danno stime meno frequenti (impatti di oggetti di 100 m ogni 70000 anni e  di 1 km ogni milione di anni). Questo ci rende più ottimisti...
Pag. 187, ultima riga Alcuni autori riportano la possibile risonanza di Encelado con Teti e Dione, mentre ci viene segnalato che solo Dione è in risonanza. La somiglianza col sistema Gioviano viene intesa come presenza di risonanze, non come situazione identica.
 Pag. 280, riga 21 La progressione geometrica di colonizzazione della Galassia deve tener conto che le stelle non sono in fila, ma sono disperse nello spazio e perciò occorre introdurre un fattore di volume ed escludere le stelle visitate da più di una astronave (vedi errata corrige alla stessa riga). In ogni caso il tempo totale di colonizzazione del disco di 200 miliardi di stelle non può essere minore del tempo necessario per attraversare la galassia, che a 0,1 volte la velocità della luce è circa 900 mila anni.
Pag.303, riga 38 Il valore dell'energia a riposo stampato nel glossario sotto la voce massa-energia deriva da un banale errore di calcolo nel foglio excel che è sfuggito alle revisioni! Ci scusiamo con il lettori.