L influenza cometaria sulla vita

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1 XIX SCUOLA ESTIVA DI ASTRONOMIA DI STILO «Influenze astronomiche sulla Terra» L influenza cometaria sulla vita M. Dolci INAF Osservatorio Astronomico di Teramo Stilo (RC), venerdì 25 luglio 2014

2 Un pianeta vivo

3 Nelle profondità abissali

4 Nelle profondità abissali

5 delle dorsali oceaniche

6 Camini idrotermali (black smokers)

7 dove il vapore rimane tale

8 Sorprendenti e fiorenti FORME DI VITA

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14 Una sorprendente chimica della vita a ph = 2.7 Ruolo fondamentale svolto dai solfo-batteri

15 Vita nelle profondità oceaniche Tra la fine degli anni 70 e l inizio degli anni 80, la scoperta delle sorgenti idrotermali e, quasi simultaneamente, di forme di vita del tutto inaspettate in prossimità di esse, ha aperto nuovi scenari sulla comparsa della vita sul nostro pianeta. Queste forme di vita, infatti, non solo sopravvivono, ma tendono a svilupparsi in condizioni di elevatissima pressione (profondità tra 1500 m e 3600 m) alta temperatura (acqua in uscita anche a 290 C) ambiente fortemente acido (ph 2.7). Data la loro localizzazione, esse sono inoltre essenzialmente insensibili o all effetto della radiazione solare (cfr. fascia di abitabilità ) o a possibili catastrofi in supericie (cfr. estinzioni di massa ).

16 Vita nelle profondità oceaniche Appare evidente che per lo sviluppo di queste forme di vita sono necessari: - la presenza di molecole organiche complesse - la presenza di acqua - la presenza di una sorgente di energia termica (ovvero di energia di attivazione delle reazioni chimiche) - la presenza di un ambiente chimico favorevole (ovvero di un catalizzatore) Tuttavia, mentre la disponibilità di quest ultima si è trovata nella tettonica a zolle che caratterizza il nostro pianeta (uno dei pochi corpi nel Sistema Solare aventi questa caratteristica), i primi due ingredienti costituiscono un problema della moderna astrobiologia e sono oggetto di dibattito nella comunità scientifica: da dove provengono le molecole organiche complesse (RNA)? qual è l origine dell acqua che abbonda sul nostro pianeta?

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18 Le comete Le comete sono corpi minori del Sistema Solare, residuo della nube primordiale, costituiti da ghiaccio (in prevalenza) e roccia, ed aventi orbite in genere caratterizzate da elevata eccentricità e grande distanza dal Sole all afelio.

19 Le comete provengono probabilmente dalla Nube di Oort, un enorme serbatoio contente miliardi di tali oggetti, per una massa complessiva che si stima tuttavia essere dell ordine di 3-5 volte quella della Terra.

20 Halley (Giotto, 1986) - Spettroscopia

21 Wild 2 (StarDust, 2004) - Analisi di polveri

22 Shoemaker-Levy 9 (1994) - Impatto

23 Tempel-1 (DeepImpact, 2005) - Bombardamento

24 Churyumov-Gerasimenko (Rosetta, 2014/15) Atterraggio!

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26 La chimica (organica) delle comete Getti di CN da decomposizione superficiale di HCN Halley McNaught

27 Molecole organiche in Halley CH HC C(CH 2 ) 2 CH 3 HC C(CH 2 ) 3 CH 3 H 2 C=CH CH=CH 2 H 2 C=CH CH 2 CH=CH 2 CH 3 CHN CHNO H C N H 3 C C N H 3 C CH 2 N H 2 C=N H H 3 C CH=NH H 2 C=CH NH 2 H 2 C=CH CH=NH N C OH O=C=NH N C CH 2 OH HN=CH CH=O H 2 C=O H 3 C HC=O HCOOH H 3 C COOH CH 2 O CH 2 O CH 2 O CHO ATTENZIONE! La catena POM si decompone termicamente liberando HCHO (formaldeide)

28 Dalla formaldeide agli zuccheri

29 Non solo formaldeide Misure in radiofrequenza con IRAM: scoperta di acetaldeide (CH 3 CHO) nella Cometa Hale-Bopp

30 Non solo formaldeide Misure in radiofrequenza con GBT: scoperta di glicolaldeide (CHO CH 2 OH) nella nube gassosa Sgr B2 (d=26000 ly).

31 Dall acetaldeide alla glicina (Sintesi di Strecker) CH 3 CHO + HCN CH 3 CH CN OH acetaldeide cianidrina CH 3 CH CN OH cianidrina + NH 3 + H 2 O CH 3 CH COOH NH 2 glicina

32 Glicina dalla Wild 2 (StarDust)

33 Glicina dalla Wild 2 (StarDust)

34 Amminoacidi, catene RNA, proteine?

35 RNA e il problema del fosforo attivo Il «ponte» dei gruppi fosfato si basa su un legame particolare, detto legame fosfodiesterico. Solo il fosforo, per le sue caratteristiche fisiche di valenza ed elettronegatività, è in grado di assicurare questo legame!

36 RNA e il problema del fosforo attivo: portato sulla Terra dai meteoriti?

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38 Il problema dell acqua nel Sistema Solare (da dove viene tutta l acqua degli oceani terrestri?)

39 L acqua è presente un po ovunque nel Sistema Solare Nei pianeti esterni l acqua è estremamente abbondante, sia sotto forma di vapore nelle loro atmosfere, sia sotto forma di ghiaccio nei loro strati interni e in diversi dei loro satelliti.

40 L acqua è presente un po ovunque nel Sistema Solare Nel Sistema Solare interno l acqua dovrebbe invece essere scarsa Essa è invece presente su Mercurio in alcuni crateri i quali, data la loro posizione in prossimità dei poli del pianeta, non sono mai esposti alla radiazione del Sole. Una situazione simile è stata osservata sulla nostra Luna. Su Venere l acqua è presente allo stato di vapore, diffuso nella sua atmosfera. Su Marte l acqua è presente sotto forma di ghiaccio, sia nelle zone polari sia nel sottosuolo. Sulla Terra l acqua è presente in tutte e tre le forme (solido liquido vapore).

41 L acqua è presente un po ovunque nel Sistema Solare È interessante notare che lo stato in cui si trova l acqua su Venere, Terra e Marte ha condizionato la loro evoluzione. CO 2, H 2 O, N 2 Gassosa, si combina ad alta T con SO 2 e forma H 2 SO 4. Con la CO 2 dà luogo all EFFETTO SERRA. Venere Liquida, fissa la CO 2 nel mare sotto forma di CaCO 3, liberando OSSIGENO. Il campo magnetico preserva l atmosfera Terra Solida, si si fissa sotto la superficie. La bassa gravità e il debole campo magnetico ne fanno DISPERDERE L ATMOSFERA. Marte

42 L acqua è presente un po ovunque nel Sistema Solare

43 Acqua dalle comete? Prima osservazione diretta di H 2 O effettuata dall Infrared Space Observatory (ISO) nella Cometa C/1995 O1 (Hale-Bopp).

44 Il problema del rapporto D / H L ipotesi che l acqua terrestre sia di origine cometaria si scontra con il fatto che nell acqua terrestre il rapporto tra deuterio (D) e idrogeno (H) è decisamente diverso da quello riscontrato nella maggior parte delle comete. Alcuni anni fa, tuttavia, in seguito ad osservazioni dettagliate della Cometa 103P/Hartley 2, si è compreso che l acqua presente nelle comete della Famiglia di Giove (Jupiter s Family), provenienti dalla Fascia di Kuiper, ha un rapporto D/H identico a quello degli oceani terrestri e degli asteroidi provenienti dalla stessa fascia.

45 103P / Hartley 2

46 Acqua dagli asteroidi... Nonostante l osservazione della sola Cometa 103P / Hartley 2 non sia ancora sufficiente a fornire una prova definitiva dell origine dell acqua terrestre dalle Comete della KB, ci sono forti evidenze in tal senso, anche considerando analoghi rilevamenti fatti su asteroidi della stessa KB (sebbene aventi un contenuto di acqua notevolmente minore delle comete). È cioè ipotizzabile che nel forte bombardamento di asteroidi e comete subìto dalla Terra dalla sua formazione fino a 2 mld di anni fa, si sia accumulata la quantità di acqua che oggi osserviamo.

47 ... o da un planetoide esterno? Non si spiega tuttavia perché, se c è stato tale accumulo di acqua, essa non sia presente in maggiori quantità anche su Mercurio, Venere e Marte. È stata allora fatta anche l ipotesi che la grande quantità di acqua degli oceani terrestri derivi in realtà dall impatto catastrofico del nostro pianeta con un planetoide, avvenuto in epoche remote.

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49 Conclusione Le comete come veicolo per la panspermia? Hoyle & Wickramasinghe (1980 ca) Le comete hanno portato la vita sulla Terra, in quanto: a) la vita è un fenomeno ovunque diffuso nel Cosmo b) le comete sono un veicolo ideale per la panspermia c) è estremamente improbabile che la vita sia sorta spontaneamente sulla Terra. Teoria fortemente contrastata, per la evidente contraddizione tra i punti (a) e (c). Anche il punto (b) appare debole, in quanto le comete attraversano spazi siderali le cui condizioni di temperatura rendono difficile la preservazione della vita. La panspermia non esclude che la vita sia nata sulla Terra.

50 To be continued Grazie (di nuovo) per la vostra attenzione!