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Planetologia Extrasolare La ricerca della vita R.U. Claudi.

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Presentazione sul tema: "Planetologia Extrasolare La ricerca della vita R.U. Claudi."— Transcript della presentazione:

1 Planetologia Extrasolare La ricerca della vita R.U. Claudi

2 La Ricerca della Vita If we never search the chance of success is zero! (Cocconi &Morrison1959)

3 La ricerca della vita nella storia Gauss Tsiolkovskij Cocconi & Morrison Drake ESA NASA Coltivazione di piante di colori diversi nella siberia con lo scopo di rendere rappresentazione del teorema di pitagora visibile da Venere o da Marte Comunicazione con i marziani tramite segnali luminosi Comunicazione con i marziani tramite segnali radio a GHz (emissione a 21 cm Idrogeno neutro) Progetto OZMA antisignano del progetto SETI: non più comunicare ma cercare segnali da civiltà intelligenti Ricerca di pianeti abitabili e di biosignature: KEPLER, EDDINGTON, DARWIN, TPF

4 Perchè dovremmo cercare la vita? Motivi filosofici: cercare di rispondere ad un interrogativo posto da migliaia di anni La ricerca della vita è un argomento astrofisico leggittimo. Capire lorigine della vita ha la stessa difficoltà e pone sfide analoghe a quelle che bisogna affrontare per capire lorigine delluniverso

5 Dove cercare la vita Extraterrestre? Sistema solare Sistemi Extrasolari

6 Marte: Lesperimento del Viking (1976) Suolo di Marte + soluzione nutritiva Microrganismi CO 2, O 2, CH 4 Risultato: Negativo (emissione O) Suolo di Marte + soluzione nutritiva con 14 C Microrganismi CO 2, CH 4 Risultato: Negativo Suolo di Marte + atmosfera marziana con 14 C (CO e CO 2 ) Microrganismi metabolizzano e riscaldamento a 750 C Risultato: Negativo (Rilevato C)

7 Sistema Solare: Marte Fossile microscopico di possibile organismo vivente nella Meteorite Marziana ALH84001

8 Sistema Solare: Marte I valori dei rapporti delle abbondanze degli elementi permette lidentificazione delle meteoriti marziane I simboli pieni sono relativi al materiale marziano, quelli vuoti a quello terrestre

9 Marte: perchè si cerca lacqua. I

10 Marte: perchè si cerca lacqua. II Marte Osservato con laltimetro Laser MOLA a bordo del Mars Global Surveyor

11 Mars Exploration Rover SPIRITOPPORT UNITY lancio 10 giugno luglio 2003 arrivo 4 gennaio gennaio 2004 luogo cratere Gusev Meridiani Planitia Temperature di operazione: da -100 C fino a 0 C Peso del rover 174 Kg Dimensioni 1.5 m (altezza), 2.3 m (larghezza) e 1.6 m (lunghezza) Alimentazione: pannelli solari e batterie al litio che in totale forniscono 140 W Durata della missione primaria: 90 giorni marziani, cioè 92 giorni terrestri Costo totale circa 850 milioni Marte e i rovers NASA

12 I Tragitti

13 Mirtilli e Pop-Corn

14 I Risultati di Mars Express

15 Europa: evidenze di un oceano Litosfera Ghiacciata Tsup= -143 C Superficie poco craterizzata Strutture somiglianti al Pack artico Possibile confronto con laghi antartici (Foto sonda Galileo)

16 Sistema Solare:… Terra UFO: termine in uso dal 1952 A.Hynek 1972 Definito una scala per definire gli incontri con gli UFO SETA Search for Extraterrestrial Artifacts SETV Search for extraterrestrial visitation

17 Come cercare la vita extrasolare? Sono stati suggeriti molti metodi (vedi lista) La scoperta diretta sembra essere quella che può dare frutti migliori e maggiori informazioni Velocità Radiali Astrometria Transiti Pulsar timing Gravitational lensing Dischi Astrometria differenziale Luce riflessa Luce trasmessa Emissione aurorale Emissioni Radio Segnali Antropici Imaging Coronografico Imaging Interferometrico

18 Posizionando i nostri telescopi nello spazio, per evitare i problemi legati allatmosfera (per esempio TPF e Darwin) Cercare tra le stelle vicine perchè i pianeti vicini saranno più brillanti e più semplici da fare seguire. Dove potremmo cercare la vita?

19 Il sistema solare a 10 pc Visibile Terra/Sole ~ Zodi relativamente piccola Infrarosso Terra/Sole ~ Zodi relativamente grande

20 Refs: Rambler 1989; Margulis & Lovelock 1974; Yung & DeMore 1999 Solo ordini di grandezza Altri gas non possono essere trovati: H 2, NH 3, HCl, CO, N 2 Con/senza vita Tasso di produzione: abbondanza atmosferica: Gas log(vita/novita) O 2 5 N 2 O 3 CH 4 5 CO 2 -3 Gas log(vita/novita) O 2 2 N 2 O 2 CH 4 3 CO 2 -3

21 Ref.: Woolf, Smith, Traub, & Jucks, ApJ , astro-ph/ Spettro della terra nel visibile Luce integrata della terra, riflessa dalla parte scura della Luna: clorofilla, O 2, O 3, H 2 O.

22 Spettro Infrarosso della Terra Luce integrata della terra vista da TES (Thermal Emission Spectrometer) in rotta verso MARTE (1996): CO 2, O 3, H 2 O. H2OH2O CO 2 O3O3 H2OH2O

23 Envelope Tutti H2OH2O O2O2 O3O3 CH 4 CO 2 N2ON2O Refs: Traub & Jucks, AGU Geophys. Monograph 130, 2002; DesMarais et al, Astrobiology Spettri Molecola per Molecola Visibile Infrarosso

24 Attenzione: Falsi positivi ! H è perso dallatmosfera Produzione di O abiotico Fotodissociazione CO 2 Fotodissociazione H 2 O

25 LOzono Produzione di Ozono negli strati alti: ciclo di Chapman (1930) …fortunatamente la presenza dellOssigeno risulta da un forte assorbimento dovuto allOzono prima di 10 m… Angel et al Nature, 322, 341 La produzione di Ozono dipende dalla quantità di Ossigeno. Marcatore dellossigeno biotico (non lineare)

26 Distruzione dellOzono Effetto serra porta vapore acqueo nella stratosfera Processo di fotodissociazione, libera H e gruppi OH che: La distruzione dellOzono è amplificata dallo stesso processo non biotico che produce O 2 Sulla terra lOzono è distrutto, in modo naturale, dai radicali NO x che derivano dalla fotodissociazione di N 2 O Selsis et al. 2002

27 Cosa cercare nellinfrarosso? TOMBOLA!

28 Visibile Infrarosso CO 2 Si (Se abbondante)Si H 2 OSi O 2 SiNo O 3 Si CH 4 Si (Se abbondante) N 2 ONoSi (Se abbondante) TSi (derivata,superficiale)Si (diretta, stratosferica) pressioneSiNo raggio, massaSi (inferred)Si clorofillaSiNo Specie e loro proprieta Triple signature TPFDARWIN

29 O 2 oxygen O 3 ozone H 2 O water CO 2 carbon dioxide Abbondanza21%6 ppm0.8%350 ppm Lung. Donda0.76 m0.59 m1.00 m2.00 m 8-m coronografo9 days3 days1 day50 days Lung. Donda ___9.6 m7 or 28 m15.2 m Interferometro infrarosso ___7 days3 days2 days Tempo necessario per osservare biomarker da un pianeta a 10pc (Traub et al 2001)

30 Ricerca di civiltà intelligenti:SETI Per osservazioni da terra, emissione di H2O in atmosfera Bkg Galattico dovuto alla radiazione di sincrotrone raggi cosmici Proposto da Drake 1960, non finanziato dal congresso americano 1993 WATER HOLE (1. ~ 20 Ghz)

31 Ricerca di civiltà Intelligenti: un segnale interessante! 1977: WOW Signal Jerry Ehman trova picco di emissione a GHz, della durata di due minuti di intensità trenta volte rispetto al fondo Ricevuto dal radiotelescopio BIG EAR della OHIO State University

32 SETI moderno Fondazione privata in attività dal 1993 Progetti principali: SERENDIP BETA Search Extraterrestrial Radio Emission from Nearby Developed Intelligent Populations. Progetto che sfrutta le osservazioni radio fatte per altri scopi e cerca segnali di tipo seti. SETI ITALIA, Allen Telescope Array (SETI+ Berkley) Proseguimento dei progetti METAI e METAII progetto della Planetary Society ispeziona nel water hole con il 26m Harvard Smithsonian Center for Astrophysics. Terminata nel 1999 per danneggiamenti OSETI Controparte Ottica del SETI, ricerca di impulsi laser, Berkley 760 mm (Werthimer), Harvard 1.5 m (Marcy), Horowitz con 1.8 m dedicato solo a questo progetto

33 Prove di comunicazione: Placca del Pioneer 10 ( ) e 11 C. Sagan & F. Drake

34 Prove di comunicazione: il messaggio di Arecibo ( ) Matrice binaria 23X79 (numeri primi) irradiata dal radio telescopio di Arecibo Verso lammasso globulare M13 (tempo previsto di arrivo del segnale anni) F.Drake

35 Prove di comunicazione: il disco dei Voyager Sul disco sono incise le istruzioni per leggere il disco. E le indicazioni da dove arriva. Nel disco ci sono 115 immagini della terra, suoni, musiche e frasi nelle diverse lingue della terra

36 Paradosso di Fermi (1950) Se esistono, allora dove sono? Età del sole: ~4.55 Gy Età della galassia: ~8 Gy Tempo necessario per sviluppare una civiltà intelligente:~3.5 Gy Raggiunta la tecnologia: tempo necessario esplorazione Galassia: Myr Non ci sono!

37 Quattro possibilità… 1.Non ci sono. … 2.Una visita non è possibile tecnicamente 3.Sono vicini, ma non sono stati trovati 4.Non sono interessati a noi …ed una ipotesi: lIpotesi Zoo J.Ball (1973) e C. Sagan (1973): ci sono, sono talmente civilizzati che un incontro con loro porterebbe ad una catastrofe come quella successa ai nativi americani quando sono arrivati Colombo e Cortez…quindi non vogliono farsi vedere, …ma ci osservano.


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