Nube di Oort: le conseguenze sul clima

Il sistema solare è composto da 8 pianeti:
Pianeti rocciosi: Mercurio; Venere; terra e Marte.
Pianeti gassosi: Giove; Saturno; Urano e Nettuno.
Plutone fino a pochi anni fa era considerato il nono pianeta del sistema solare, si tratta di un planetoide più piccolo della nostra luna, privo di un atmosfera e composto interamente da acqua ghiacciata e rocce, qui la temperatura è leggermente superiore allo 0 assoluto (-270°C).
Se Plutone è stato recentemente declassato a pianeta nano (planetoide) lo si deve al fatto che negli ultimi anni si incominciarono a scoprire una serie di pianeti aventi le stesse caratterisctiche e dimensioni di plutone, dunque anzichè dever classificare un gran numero di pianeti molto piccoli stazionati al confine del sistema solare, fu più semplice declassare il pianeta plutone a planetoide come l’innumerevoli suoi “coetanei” per dimensione.
Infatti oltre all’orbita di Nettuno esiste una vasta area colmata da centinaia di miliardi di corpi aventi svariate dimensioni.
La fascia di Kuiper che misura dalle 30 alle 50 UA dal sole verso l’esterno, non è da confondere con la nube di Oort anche se è la parte costituente interna di quest’ultima.
La nube di Oort è invece un’ipotetica nube di comete posta tra 20.000 e 100.000 UA, o 0,3 e 1,5 anni luce dal Sole, cioè circa 2400 volte la distanza tra il Sole e Plutone.
Questa nube non è mai stata osservata direttamente poichè troppo distante e buia persino per i nostri telescopi, ma si ritiene che da qui provvengano le comete dette di lungo periodo.
Le comete dette di corto periodo (come la famosa cometa Haley) potrebbero invece provvenire dalla fascia di Kuiper.
Secondo la teoria, la nube di Oort contiene diversi milioni di nuclei cometali, che sono stabili perché la radiazione solare è troppo debole per avere un effetto a quelle distanze.
La nube fornisce una provvista continua di nuove comete, che rimpiazzano quelle distrutte.
La teoria sembra confermata dalle osservazioni successive, che ci mostrano come le comete provengano da ogni direzione, con simmetria sferica.
Esiste pure un’interessante teoria che prevede che a perturbare lo stato delle comete nella nube di Oort sia una ipotetica stella compagna del Sole chiamata Nemesis.
La nube di Oort è un residuo della nebulosa originale da cui si formarono il Sole e i pianeti cinque miliardi di anni fa, ed è debolmente legata al Sistema Solare.
Probabilmente un tempo la nube era molto più densa rispetto a quella presente oggigiorno.
Si pensa che le altre stelle abbiano anch’esse una nube di Oort, e che i bordi esterni delle nubi di due stelle vicine possano a volte sovrapporsi, causando un’occasionale “intrusione” cometaria.

Esiste pure un’altra fascia composta da miriadi di corpi relativamente piccoli, posta tra Marte e Giove, si crede che questa sia il risultato della disgragazione di un pianeta presente un tempo, forse impattato con una grossa cometa.

Le differenze principali che distinguono le comete dagli asteroidi:
Le comete sono corpi celesti simili ad asteroidi, ma azichè essere composte da rocce, sono composte da ghiaccio e polveri, chiamate anche “palle di neve sporche”.
Sono composte da sostanze volatili quali: diossido di carbonio; metano e acqua ghiacciata con mescolati aggregati di polvere e vari minerali.
La sublimazione dei gas volatili quando la cometa è in prossimità del sole causa la formazione della coda.
Si crede che le comete siano un residuo della condensazione della nebulosa da qui si formo il sistema solare 4,6 miliardi di anni fa: le zone periferiche di tale nebulosa sarebbero state abbastanza fredde da permettere all’acqua di trovarsi in forma solida (anzichè in forma di gas).
È infatti sbagliato descrivere una cometa come un asteroide coperto da uno strato ghiacciato superficiale, in quanto i bordi del disco di accrescimento della nebulosa erano così freddi che i corpi in via di formazione non subirono la differenzazione sperimentate da corpi più vicini al sole.

Gli asteroidi invece sono composti da rocce coperte talvolta da ghiaccio, sono disposti in una fascia compresa tra Marte e Giove, si crede che questa sia stata prodotta dalla disgragazione di un pianeta presente un tempo, forse impattato con una grossa cometa.
Accade tuttavia che il campo gravitazionale di un pianeta come ad esempio quello gioviano ne destabilizzi la posizione originale, deviando un asteroide in questo modo verso mete ignote, quando raggiungono l’atmosfera terrestre generalmente vengono disintegrate grazie all’attrito dei gas presenti a 100 km di altezza, ma se le dimensioni dell’asteroide sono chilometriche l’impatto al suolo è inevitabile in quanto malgrado l’attrito aumenti in proporzione alla vicinanza con la superficie terrestre, non riesce a evitare il contatto con il suolo terrestre.

Le conseguenze primarie di un’impatto cometale:
L’impatto con un’asteroide o una cometa di alcuni chilometri ha la potenza di centinaia di bombe atomiche come quelle che distrussero Hiroschima, in grado di creare un onda d’urto devastante con effetti diretti compresi in un raggio di alcune centinaia di chilometri dal luogo dell’impatto e creando un cratere largo circa 100 km, provocando pure un raffreddamento del clima per alcuni anni dato dal sollevamento delle polveri che filtrerebbero la luce solare per alcuni anni.
Invece se a impattare fosse una cometa aventi decine di chilometri, le conseguenze sarebbero ben più devastanti, catastrofiche, con un cratere dal diamentro 10 volte superiore alla grandezza della cometa impattata. Solleverebbe inoltre grosse quantità di polveri in grado di oscurare la luce solare per anni, polveri combinate a fumo spriginati da vastissimi incendi prodotti dall’impatto che emetterebbero ingenti quantità di gas serra che dopo una piccola era glaciale dalla durata di alcuni anni favorirebbero un aumento sproporzionato delle temperature creando in questo modo effetti anche devastanti nell’arco di molti decenni, in un caso del genere si arrischierebbe l’estinzione di massa, come avvenne per i dinosauri circa 65 milioni di anni or sono.
Fortunatamente parò i corpi aventi dimensioni superiori al chilometro corrispondo ad una piccola percentuale di tutti gli asteroidi presenti nella fascia compresa tre Marte e Giove, dunque il rischio che uno di questi impatti con la terra resta piuttosto contenuto oggigiorno.
Mentre per quanto riguarda le comete provvenienti dal confine del sistema solare, le probabilità che queste rientrino nella nostra atmosfera sono minime (anche se non nulle) poichè come gia detto prima Giove e Saturno fungono in parte da scudo protettivo aventi un campo gravitazionale molto più potente di quello terrestre.
Oggi si conoscono inoltre i parametri orbitali di alcune comete poste ai confini del sistema solare, si sa dunque dove si trovano e l’entità del rischio per il nostro pianeta che queste comportano, ma non di tutte, ecco perche il rischio d’impatto resta sempre presente.

Gli impatti cometali hanno comunque giorcato un ruolo fondamentale nella storia della terra, oltre a produrre importanti effetti sulla storia climatica del nostro pianeta.
Secondo le teorie più accreditate le comete avrebbero portato le prime fome di vita sul nostro attuale pianeta, avrebbero procurato importanti estinzioni di massa di molte speci viventi (dinosauri) consentendo lo svilupparsi di altre (uomo), mentre addirittura recenti teorie ipotizzano che le comete possano aver portato la maggior parte dell’acqua ancora oggi esistente sulla terra.

Cercheremo di approfondire tutti questi argomenti, in questo articolo, riportando interessanti teorie che cercano di dare risposta a molti interrogativi.

Flavio Scolari

Presanza di forme di vita su altri pianeti

Recentemente è nata l’idea che anche Venere possa ospitare svariate forme di vita batterica, sembra strano ma è proprio così.
Nonostante le condizioni proibitive il pianeta potrebbe ospitare molti batteri.
Gli esobiologi hanno immaginato forme di vita adatte quasi a tutti i corpi del sistema solare, ma non hanno mai preso in considerazione Venere.
In effetti, la sua atmosfera velenosa di anidride carbonica e acido solforico e l’effetto serra, che mantiene una temperatura superficiale sufficiente a fondere il piombo, non lo rendono un pianeta particolarmente ospitale. Secondo altri scenziati, l’atmosfera di Venere è invece relativamente abitabile e potrebbe ospitare un grande numero di batteri.
La presenza dei batteri sarebbe in grado di spiegare alcune peculiarità della composizione chimica dell’atmosfera venusiana.
Usando i dati delle missioni spaziali russe Venera e delle sonde statunitensi Pioneer Venus e Magellan, i ricercatori hanno studiato l’alta concentrazione di goccioline di acqua nelle nuvole di Venere, in questo modo è stato possibile individuare alcune peculiarità che potrebbero essere facilmente spiegabili con la presenza di microbi.
Per esempio, si sono viste tracce di solfuro di idrogeno e di biossido di zolfo, due gas che reagiscono l’uno con l’altro e che non possono coesistere se non vengono continuamente prodotti.
Inoltre, nonostante l’alta irradiazione solare e i frequenti lampi, l’atmosfera di Venere non contiene quasi monossido di carbonio, suggerendo che qualche cosa lo stia rimuovendo.
I ricercatori hanno suggerito quindi nelle nuvole venusiane potrebbero essere al lavoro batteri che combinano il biossido di zolfo con monossido di carbonio in un metabolismo simile a quello delle forme di vita terrestri più primitive.
La nuova teoria è stata però accolta con grande scetticismo dalla maggior parte dei ricercatori, un primo elemento a sfavore è il fatto che le goccioline di acqua in sospensione non sembrano essere sufficienti a sostenere la vita.

Marte: è il quarto pianeta del sistema solare in ordine di distanza dal sole, alcuni suoi parametri come l’inclinazione dell’asse di rotazione e la durata del giorno lo rendo abbastanza simile alla terra, mentre le sue dimensioni (diametro equatoriale 6804,9 km) e la sua massa (6,4185×10(23)km) corrispondono quasi alla mtà di quelli terrestri.
Attorno a Marte orbitano due piccoli satelliti:
-Phobos con un diametro di soli 27 km.
-Deimos con un peso di circa 10 kg.
La sua atmosfera molto rarefatta corrisponde ad 1/3 di quella terrestre composta per il 95% da biossido di carbonio, 2,7% azoto, argon 1,6% e tracce di vapore acqueo.
La sua temperatura superficiale è molto variabile, compresa tra i -140°C e i +20°C (dunque non così estrema) mentre la copertura nuvolosa è pressochè assente salvo reri e sottivi veli nuvolosi o nebbie composte da vapore acqueo.
Anche marte è uno di quei pianeti privi di una propria magnetosfera, infatti anch’esso completamente esposto al vento solare e si è constatato che le tempeste di vento che per mesi possono investire tutto il globo con immense nubi di polvere sollevate dal suolo da venti di oltre 320 km/h e con temperature che scendono anche a -180°C, hanno un certo legame con le tempeste solari: difatti il vento solare essendo composto da particelle elettricamente cariche quando raggiunge la temue atmosfera Marziana la agita provocando in essa questo genere di eventi.
Anche marte un tempo fu un pianeta completamente differente, infatti fino a circa 2 milioni di anni or sono era un pianeta che abbondava di acqua (forse ve n’era ancora di più rispetto a quella che troviamo oggigiorno sulla terra), composto da mari, oceani e fiume, le precipitazioni cadevano in abbondanza con un clima molto mite.
Qui si pensa che Marte abbia potuto ospitare forme di vita vegetali e forse addirittura animali, anche se sembra molto improbabile che si possa essere sviluppatta una civiltà evoluta come la nostra.
Poi 1,5 miliardi di anni fa vi fu un’aumento sproporzionato dell’attivitâ vulcanica che comportò un drastico aumento dell’effetto serra, con conseguente aumento delle temperature e piogge acide che sterilizzarono a poco a poco la sua superficie, mentre contemporaneamente il vapore acqueo aumentava per effetto dell’evaporazione dagli osceani.
Tutto ciò fino a quando improvvisamente l’attività vulcanica cessò, comportando in seguito una dispersione parziale nello spazio della sua atmosfera presente allora, questo sia per la maggior distanza dal sole sia per effetto della forza di gravità troppo debole (data dalle sue piccole dimensioni) per comtenere un atmosfera densa come quella presente un tempo (con una densità simile a quella dell’atmosfera terrestre attuale), dunque i gas piu leggeri come il vepore acqueo furono i primi a sfuggire alla debole forza gravitazionale di marte, che dunque si dispersero nello spazio.
Oggi Marte possiede solo tracce di acqua che si trova ai poli e probabilmente nel sottosuolo allo stato ghiacciato, mentre la vita sembra non sia più presente se non che allo stato batterico, come molti suppongono…
Cosa ne pensate? Quale sarà il destino per il nostro pianeta terra?

Sembra difficile credere che la terra diverra in futuro come uno di questo due pianeti, malgrado la sua storia abbia conosciuto periodi con importanti cambiamenti climatici che fortunatamente no mai stati permanenti, ma bensì scanditi da molti fattori esterni e interni al nostro pianeta.

Oggi esiste un progetto che ha lo scopo prevede di far crescere piante terrestri su altri pianeti, modificandole geneticamente.
La sua idea è di rifarsi agli organismi estremofili, batteri che vivono in condizioni estreme sulla Terra (vulcani, fondo oceanico, sorgenti idrotermali), per ricavare i geni che offrono queste straordinarie capacità di adattamento. In lunghe missioni di esplorazione su altri pianeti, gli astronauti potranno portare con sé sementi adatte agli ambienti esplorati e far crescere il cibo direttamente sul posto.

Approfondiremo l’argomento apportando interessanti teorie a riguardo per spiegare un punto fondamentale della nostra esistenza: la storia climatica del nostro pianeta Terra.

Flavio Scolari

Condizioni climatiche adatte per il proliferarsi della vita

Anche l’atmosfera del nostro pianeta ha avuto imporanti cambiamenti della propria composizione chimica: infatti fino a circa 3 miliardi di anni fa l’anidride carbonica era superiore a quella attuale, ve n’era in concentrazioni paragonabili a quelle che si riscontrano oggi su venere.
Inizialmente l’atmosfera primordiale era composta prevalentemente da idrogeno subito dopo essersi formati i pianeti e con essi anche la terra, che naque 4 miliardi e 600 milioni di anni fa.
Fortunatamente l’idrogeno si disperse subito nello spazio consentendo lo svilupparsi di un atmosfera composta da gas aventi un nucleo atomico più pesante (anidride carbonica/acqua/azoto/ecc…)
Infatti in quel periodo quando la vita animale non era ancora presente malgrado la luminositâ solare fosse inferiore del 30% rispetto a quella attuale, il clima sulla terra era molto più caldo rispetto a oggi, tanto da poter sviluppare in tutta tranquillità le prime forme di vita batterica.
E si, la luminosità del sole era inferiore del 30% rispetto a oggi, infatti esistono pure cicli solari ove l’astro aumenta e diminiusce la propria luminosita con un andamento ciclico che dura circa 3,5 miliardi di anni associati più direttamente a lente variazioni dei processi di fusione e fissione nucleare che ne garantiscono la soppravivenza del sole stesso.
Inoltre in quei tempi l’attivitâ vulcanica era superiore a quella odierna il che comportava una maggior emissione di gas serra all’interno della nostra atmosfera compensando in queto modo il lato termico che veniva a mancare dal sole meno luminoso in quei tempi.
La vita sulla terra incominciò a svilupparsi relativamente velocemente non appena si liberò l’ossigeno nell’atmosfera portando gradualmente la nostra atmosfera a portarsi verso valori simili a quella attuali, grazie anche alla caduta di abbondanti precipitazioni che colmarono mari e oceani portando il nostro pianeta ad avere un aspetto ospitale alla vita.
Viceversa avvenne su venere quando il sole aveva una minor luminositâ e la sua atmosfera aveva una minor concentrazione di anidride carbonica il clima si presentava molto più mite, quando invece la luminosià solare aumento con il tempo, aumento rapidamente anche l’attivitâ vulcanica di venere facendo cosî aumentare anche il tasso di anidride carbonica all’interno della sua atmosfera, provocando così un surriscaldamento del pianeta che oggi si presenta come una fornace.
Il fatto che la terra tutt’oggi ha mantenuto un certo equilibrio chimico all’interno della sua atmosfera da miliardi di anni a questa parte è dato da diversi parametri basilari: come la distanza equa dal sole; l’atmosfera non troppo densa ne troppo rarefatta per le dimensioni della terra e non da meno a una diminuzione non troppo considerevole dell’attivitâ vulcanica durante lo sviluppo dell’atmosfera primordiale.

Il brodo primordiale: ecco dove ha preso forma la vita sul nostro pineta.
Si tratta di una soluzione molto calda di acqua e molecole carboniese che avrebbe interagito con l’atmosfera primordiale terrestre, composta da: metano, idrogeno e ammoniaca per dare origine alle prime molecole organiche in condizioni anaerobiche in mancanza di ossigeno nell’atmosfera.
Con il passare del tempo queste molecole sarebbero diventate sempre più complesse fino ad arrivare ai coacervati formati dai primi nucleotidi ed enzimi.

L’origine della vita sulla terra è datata 4,4 miliardi di anni fa quando l’acqua comparve sulla terra allo stato liquido, mentre 2,7 miliardi di anni fa quando i bicarbonati moolecolari mostrarono l’attività di fotosintesi.
Gli esperimenti del chimico Americano Miller, constatarono che la vita sulla terra potrebbe essere stata “innescata” da scariche elettriche come quella dei fulmini, date da meteoriti e da eruzioni vulcaniche.

Tutt’oggi esistono 3 teorie distinte che ipotizzano che la vita sulla terra possa essere stata portata da fattori differenti: una ipotizza che si possa essere trattato di un meteorite che abbia potato la vita batterica dallo spazio o che abbia innescato processi chimici tali da creare nuove forme batteriche, un’altra sostiene che la vita sia nata dai fulmini che colpendo rocce minerali presenti in un ambiente del tutto favorevole come quello del brodo primordiale abbia dato vita a particelle elementari animate tramite complessi processi chimici, infine la terza che ipotizza che la vita sia stata favorita più direttamente da eruzioni vulcaniche.

Effettivamente tutte le tre teorie potrebbero essere valide in un atmosfera terrestre primordiale, anche se la più a portata di mano resta qella dell’origine cosmica, ossia che 4,4 miliardi di anni or sono un meteorite contenente batteri abbia impattato la terra in un ambiente molto favorevole alla diffusione di vita allo stato batterico, un ambiente più simile a quello che oggi si ritrova nei laghi termali (anche di oltre 85°C e un’ambiente molto umido) d’Islanda, ove la concentrazione batterica è elevatissima.
Basti pensare che noi stessi abbiamo più batteri che molecole nel nostro corpo, strano ma vero, lo rilevano studi neanche molto recenti, lo stesso vale per molti ambienti esterni a noi.

Oggi sapiamo inoltre che alcune forme batteriche sono in grado di adattarsi a condizioni climatiche anche estreme, impensabili alla sopravvivenza, invece tali batteri dispongono di una membrana in grado di proteggerli da temperature elevatissime (+150°C) e con uno “scudo antigelo” per resistere a temperature bassissime (-150°C), dunque questo fattore può avvalorizzare la teoria dell’origine cosmica della vita sulla terra.
Inoltre fa subito pensare a quanto sia possibile l’esistenza di vita batterica anche su altri pianeti, aventi condizioni climatiche molto diverse dalle nostre, con una composizione chimica della loro atmosfera del tutto diversa da quella terrestre.

Malgrado tutto resta da dire che oggi è ancora un mistero riguardo all’origine della vita sulla terra, con valide teorie che potrebbero descrivere tutte in modi diversi la nostra origine primordiale.

Non andò allo stesso modo su pianetia a noi confinanti, basti osservare Venere e Marte che oggi si presentano completamente diversi.

Venere: è il secondo pianeta del sistema solare in ordine di distanza dal sole, con un orbita dalla durata di 224,7 giorni terrestri, mentre un giorno su venere dura 243 giorni terrestri (un giorno è più lungo di un anno).
Classificato come pianeta terrestre viene talvolta definito “sorella” o “gemella” della terra in quanto i due si assomigliano molto per quanto riguarda le dimensioni (diametro di 12103,7 km), la massa (4,8685×10(24) km) e la gravità, anche all’apparenza osservando venere dallo spazio, ha una certa somiglianza con il nostro pianeta, mentre all’interno della sua atmosfera le cose cambiano completamente:
la sua atmosfera ha una massa 93 volte superiore a quella terrestre, mentre la pressione da questa esercitata è 92 volte superiore a quella sulla terra (corrispondente alla pressione che si ha ad 1 km di profondità negli oceani), composta per il 96% da anidride carbonica, 3% azoto con tracce di diossido di zolfo, vapore acqueo e argon.
In superficie la temperatura è compresa tra i 446°C e i 482°C, dunque qui metalli come piombo e stagno fonderebbero, tali temperature sono dovute in parte alla vicinanza con il sole, mentre in parte per l’effetto serra dato dai gas serra costituenti la sua atmosfera, al suolo i venti spirano dai 2 ai 18 km/h.
Salendo a 30 km di altezza, la pressione equivale alla pressione terreste misurata al livello del mare, mentre la temperatura è di 100°C.
Al di sopra di questo livello troviamo una zona che termina a circa 85 km di altezza, la quale comprende lo strato di nubi che caretterizza venere, con uno strato nuvoloso principale compreso tra i 42 e i 59 km di altezza, composto prevalentemente da acido solforico.
Tale strato nuvoloso è in continuo movimento con venti che a queste altezze scorrono a 360/400km/h a tutte le latitudini, qui i venti non subiscono grosse deviazioni indotte dalla forza di coriolin in quanto Venere ruota su se stesso molto lentamente (un giorno qui dura più di un anno come già detto prima).
Si tratta di un pianeta del tutto inospitale, ma secondo molti studi Venere un tempo aveva un clima molto più mite.
Come tutti gli altri pianeti del sistema solare, anche Venere si fornò 4,55/4,56 miliardi di anni fa, e si pensa che il fino a 3 miliardi di anni fa la sua superficie era coperta da mari e oceani, solo che la vicinanza con il sole oltre alla forte attivitâ vulcanica tutt’oggi ancora presente abbia subito trasformato il pianeta un tempo ospitale in un vero e proprio “inferno”, una fornace dovuto al drastico mutamento della composizione chimica:
La vicinanza al sole avrebbe fatto subito evaporare il vapore acqueo, mentre la forte attivitâ vulcanica avrebbe emesso quantità rilevanti di anidride carbonica, creando il micidiale effetto serra tutt’oggi ancora presente.
Come però si puo constatare il periodo di mitezza di venere durò per un brevissimo periodo e ciò non consentì lo svilupparsi di vita allo stato animale o vegetale, tuttalpiù la superficie Venusiana può aver ospitato forme di vita batterica e nulla di più.
Essedo un pianeta privo di magnetosfera Venere si trova molto più esposto al vento solare, il che produce una concentrazione fulminea superiore del 30% rispetto a quella misurabile sulla terra.

Flavio Scolari

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