da Sorrentino | Apr 8, 2013 | Attualità, Fisica, Primo Piano, Telescienza
Il satellite AGILE dell’Agenzia Spaziale Italiana ha osservato lampi gamma al di sopra delle nubi temporalesche capaci di influenzare la navigazione aerea e lo sviluppo di fenomeni estremi nell’atmosfera terrestre. Un gruppo di ricerca italiano studia da alcuni anni questi fenomeni estremi per aumentare la sicurezza degli aerei in volo che dovessero imbattersi nei loro effetti.
Seppure i suoi obiettivi scientifici si trovano nelle profondità dello spazio, AGILE con le sue osservazioni sta aprendo un nuovo capitolo anche nello studio dei fenomeni più estremi che avvengono nell’atmosfera del nostro pianeta. È grazie al satellite tutto italiano per l’astrofisica delle alte energie se oggi sappiamo che i temporali particolarmente intensi e lampi da essi prodotti possono accelerare nell’atmosfera particelle a valori estremi di energia, con un impatto sull’ambiente e potenziali effetti anche sugli aerei in volo. Queste evidenze sono il frutto di uno studio basato sulle osservazioni effettuate dal satellite dell’ASI AGILE (Astrorivelatore Gamma a Immagini LEggero) e realizzato da un gruppo di ricerca italiano che coinvolge studiosi di diversi enti e università, ASI, INAF, INFN, CNR, Università di Roma Tor Vergata, Università di Padova. Il lavoro è stato recentemente pubblicato nella rivista internazionale NHESS (Natural Hazards & Earth System Sciences) e i risultati sono stati appena presentati ufficialmente anche a Vienna in occasione del convegno della European Geosciences Union (EGU).
Lo studio mette in luce una classe particolare di lampi, i cosiddetti ‘Lampi Gamma Terrestri’ (Terrestrial Gamma-Ray Flashes, TGF) che producono radiazione gamma di alta energia accelerando particelle cariche (elettroni) fino a energie corrispondenti a potenziali elettrici di centinaia di milioni di Volt. Valori estremi che rappresentano il limite massimo di differenze di potenziale che possono instaurarsi tra nubi e terra o tra una nube e l’altra. Finora AGILE ha rivelato molte centinaia di Lampi Gamma Terrestri da quando è entrato in funzione nel 2007 e grazie agli strumenti di cui è dotato è l’unico al mondo a rivelarli alle energie più alte, continuando a farlo con grande efficienza.
I ricercatori stanno studiando il fenomeno con grande attenzione, specie per le importanti conseguenze che può avere, sia nell’ambiente terrestre che per le attività umane. I Lampi Gamma infatti producono nell’atmosfera un intenso fascio di radiazione e particelle (elettroni e neutroni) che influenzano l’ambiente circostante in modo sostanziale. In particolare, la radiazione e il flusso di particelle possono interagire con aerei che si trovino a volare nell’immediata prossimità della scarica. Tale evenienza può verificarsi a maggior ragione in quanto nei temporali spesso è l’aereo stesso che attiva la scarica del lampo. In presenza di potenziali elettrici molto grandi che accelerano le particelle cariche alle alte energie, tale lampo può divenire un Lampo Gamma.
Gli aerei hanno numerosi sistemi di sicurezza per proteggersi dalle scariche elettriche dei lampi ordinari, ma il flusso elettromagnetico e di neutroni prodotto dal Lampo Gamma può essere molto intenso ed è sostanzialmente diverso dalla scarica elettrica dei lampi ‘normali’. Esiste la possibilità che le componenti elettroniche degli aerei commerciali (oltre che le persone) possano essere influenzati e danneggiati dai flussi combinati di radiazione e particelle dei Lampi Gamma Terrestri in particolari condizioni.
Un gruppo di ricerca italiano sta studiando il problema dell’influenza dei Lampi Gamma sugli aerei da diversi anni. “Abbiamo esaminato vari possibili scenari di interazione della radiazione e particelle dei Lampi Gamma con le componenti elettroniche degli aerei di linea”, afferma Marco Tavani (INAF) coordinatore del gruppo. “La componente più pericolosa consiste nel flusso di neutroni che possono essere generati all’interno dell’aereo. Si genera un ‘flash’ di particelle che possono influenzare componenti elettroniche critiche dell’aereo. È una possibilità che merita la massima attenzione e che richiede uno studio approfondito. Stiamo proponendo di usare i dati del satellite AGILE che opera sulle zone equatoriali per una mappatura e allerta dei Lampi Gamma. Inoltre vorremmo poter effettuare nuove misurazioni sia a terra che in volo che possano condurre a comprendere il fenomeno e a migliorare la sicurezza del volo aereo. Si tratta di eventi potenzialmente rari ma non per questo da trascurare. Il nostro gruppo in Italia è all’avanguardia per lo studio dei Lampi Gamma Terrestri e delle loro implicazioni per l’ambiente, il clima e il volo aereo”.
“Definire le condizioni elettriche dinamiche e microfisiche che trasformano una nube temporalesca in una sorgente di Lampi Gamma è un importante obiettivo, ed è raggiungibile utilizzando le più avanzate misure e tecniche di telerilevamento delle caratteristiche delle nubi in sinergia con le misure del flusso elettromagnetico e di neutroni”, dice Stefano Dietrich (CNR-ISAC). “Stiamo affrontando un aspetto completamente nuovo mettendo a sistema le eccellenti competenze nazionali in un contesto multidisciplinare con notevoli ricadute applicative: condizioni perfette per la ricerca moderna.”
“L’importante risultato ottenuto dal Team scientifico del satellite AGILE dimostra come la preparazione professionale in campo astrofisico, proprio perché allenata ad affrontare problemi complessi, sia in grado di riconoscere eventi inattesi che hanno rilevanza in campi diversi da quelli normalmente perseguiti e di dedicarvisi con grande flessibilità, acquisendo in tempi brevi le necessarie competenze. È un dato su cui meditare anche in fase di valutazione e riforma dei percorsi formativi universitari”, dice Piero Benvenuti (Università di Padova).
“L’alto flusso di fotoni energetici (raggi Gamma) dei Terrestrial Gamma-Ray Flashes,rivelati all’altezza dell’orbita di AGILE,considerando che i vertici dei TGF i si trovano a circa 15 Km dalla superfice terrestre, implica che nei campi elettrici generati dalle nubi temporalesche si devono accelerare un elevato numero di elettroni” dice Guido Barbiellini (INFN e Università di Trieste). “La densità di particelle cariche alle quote poco superiori delle nubi è calcolabile dal flusso misurato in orbita, e risulta molto elevata e concentrata in tempi anche inferiori al millesimo di secondo. Queste potenze devono essere ben conosciute per studiarne gli effetti sull’atmosfera e sulle apparecchiature elettroniche degli aerei. Lo studio dettagliato dei meccanismi di accelerazione nel plasma e della propagazione del fascio complesso di gamma e neutroni permette di studiare la teoria di questi ancora sconosciuti fenomeni e di fare previsioni sullo spettro energetico delle particelle e quindi di poter prevedere eventuali aspetti pericolosi per i passeggeri e per le strumentazioni di volo”.
da Sorrentino | Apr 7, 2013 | Eventi, Primo Piano, Programmi
Oltre mille ragazzi hanno partecipato all’edizione 2013 del progetto “Mission X – Allenati come un astronauta”, sviluppato in collaborazione con NASA ed ESA e coordinato in Italia dall’Agenzia Spaziale Italiana. Più di un mese di preparazione per i piccoli aspiranti astronauti italiani che hanno migliorato la loro forma fisica grazie al costante allenamento e alla sana alimentazione, per circa 300 dei quali è stato organizzato l’evento finale il 9 aprile al Centro ALTEC di Torino. Ospite speciale l’astronauta italiano dell’ESA Roberto Vittori, chiamato a raccontare ai ragazzi la sua vita in orbita, le straordinarie tre esperienze vissute a bordo della Stazione Spaziale Internazionale e rispondere alle tante curiosità dei giovani studenti. “Mission X – Allenati come un astronauta” è un progetto educativo internazionale che vede il coinvolgimento dei ragazzi tra gli 8 e i 12 anni provenienti da 22 Paesi in tutto il mondo volto: ha lo scopo di diffondere l’importanza di uno stile di vita sano, come quello degli astronauti.
Ospite speciale l’astronauta italiano dell’ESA Roberto Vittori, chiamato a raccontare ai ragazzi la sua vita in orbita, le straordinarie tre esperienze vissute a bordo della Stazione Spaziale Internazionale e rispondere alle tante curiosità dei giovani studenti. Per i 300 partecipanti la possibilità di visitare le infrastrutture di ALTEC, visionare filmati sullo spazio, partecipare a divertenti giochi educativi di natura spaziale e nutrizionale.
L’obiettivo di Mission X è sfruttare l’interesse dei ragazzi verso la figura carismatica dell’astronauta e il mistero dell’esplorazione spaziale per stimolarli ad apprendere i principi di uno stile di vita sano, basato cioè su una corretta alimentazione e su una regolare attività fisica. I giovani che hanno intrapreso il percorso di preparazione all’esperienza spaziale hanno scoperto quanto impegno, costanza e dedizione sono necessari per essere in forma come un vero astronauta! In 5 intense settimane oltre 1000 studenti di età compresa tra gli 8 e i 12 anni, divisi in 47 squadre guidate da più di 60 docenti, hanno lavorato in team per portare a termine gli allenamenti e le missioni di training, migliorando la forza fisica, la resistenza, la coordinazione, l’equilibrio, la consapevolezza dello spazio e altro ancora, il tutto nello spirito di fair play che guida Mission X.
I giovani partecipanti hanno potuto raccontare la loro esperienza e confrontarsi con i coetanei degli altri 22 Paesi partecipanti, attraverso un blog presente sul sito dedicato al progetto: www.trainlikeanastronaut.org.
da Sorrentino | Apr 7, 2013 | Geologia, Ricerca, Telescienza
Ricercatori dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia e del CNR-IREA hanno pubblicato un nuovo studio su fenomeni deformativi precedenti il terremoto de l’Aquila del 2009. La forte scossa tellurica che ha colpito la città il 06 aprile 2009 è stata causata dalla rottura di una faglia lunga circa sedici chilometri con uno scorrimento di quasi un metro. Gli effetti in superficie di questa rottura sono stati evidenziati con diverse tecniche di misura, fra cui quella GPS (Global Position System) e quella interferometrica basata sull’utilizzo di immagini radar da satellite (InSAR). Ulteriori ricerche hanno evidenziato la possibile presenza di fenomeni deformativi, di diversi centimetri, in un’ampia area relativamente vicina alla zona colpita dal terremoto.
La ricerca, pubblicata sulla rivista internazionale “Terra Nova” col titolo: “Anomalous far-field geodetic signature related to the 2009 L’Aquila (central Italy) earthquake” (“Deformazione geodetica anomala relativa al terremoto de L’Aquila Italia centrale del 2009”) a cura di Simone Atzori, Claudio Chiarabba, Roberto Devoti (INGV) e Manuela Bonano e Riccardo Lanari (CNR-IREA), è stata condotta sfruttando i numerosi satelliti di osservazione della Terra che acquisiscono regolarmente immagini radar. La tecnica InSAR di interferometria radar permette di individuare con precisione inferiore al centimetro le deformazioni della crosta terrestre che interessano vaste porzioni del territorio. In questo lavoro vengono sfruttate immagini di satelliti radar europei e giapponesi per cercare di individuare anche deboli segnali che possano aver preceduto il terremoto, esplorando un arco temporale anche di molti mesi prima dell’evento. In tal senso sono stati usati i più moderni algoritmi di elaborazione di dati radar, tramite una collaborazione fra enti di ricerca pubblici italiani. Come spesso accade, si è partiti dall’analisi di un singolo fenomeno per estendere poi l’ambito di indagine; il punto d’inizio è stata l’analisi di una deformazione di qualche centimetro che ha interessato un’ampia zona a circa 20 km a sud-ovest de L’Aquila, giustificabile solo in parte come conseguenza della rottura del 6 Aprile, in accordo con gli attuali modelli a disposizione. L’indagine poi si è estesa temporalmente fino a includere le deformazioni dell’area negli anni precedenti e riscontrando che in quella stessa area altri fenomeni deformativi sembrerebbero essersi verificati un paio di anni prima dell’evento. Sebbene sia al momento ancora difficile capire il legame fra queste deformazioni e l’evento principale, questo studio vuole indirizzare l’attenzione sul contributo che le tecniche geodetiche possono dare allo studio dei processi di formazione dei forti terremoti.
Presso l’INGV, i dati geodetici della rete GPS nazionale e le mappe di deformazione ottenute con immagini radar da satellite sono oggetto di attività di ricerca per tutte le fasi che interessano il ciclo sismico: prima, durante e dopo un evento. Il potenziamento di questo ambito di indagine, soprattutto per zone a maggior rischio sismico, può fornire nuovi ed importanti elementi per la comprensione dei fenomeni che sono alla base della generazione di un terremoto.
Simone Atzori, prima firma della ricerca, sottolinea come queste attività di ricerca vengano svolte in occasione di tutti i terremoti significativi in Italia e all’estero; spesso si tratta di analisi ex-post, in cui si ‘guarda indietro’ e si riconsiderano eventi passati, in relazione anche alla disponibilità di nuovi dati e di nuovi algoritmi per la loro elaborazione. E’ fondamentale continuare ad indagare con un approccio multidisciplinare con la speranza di individuare, in futuro, indicatori che possano diminuire il grado di aleatorietà dell’accadimento di terremoti.
da Sorrentino | Apr 6, 2013 | Astronomia, Primo Piano
L’universo brulica di pianeti extrasolari, alcuni dei quali con caratteristiche chimico-fisiche simili alla Terra e quasi certamente formati da composti chimici e molecolari che sono i mattoni della vita. Ma la ricerca di materia organica più o meno evoluta al di fuori del nostro pianeta non rappresenta una semplice caccia agli alieni, quanto piuttosto uno strumento per comprendere com’è nata e si è evoluta la vita così come la conosciamo e intendiamo e quali forme potrebbero presentarsi indagando su altri mondi, a partire da quelli del nostro sistema solare. A queste domande, complesse e articolate, cerca di rispondere l’astrobiologia, branca scientifica che segna l’evoluzione dell’originaria esobiologia perché racchiude metodi di indagine che non si limitano a guardare oltre la fascia di Kuiper, la regione esterna del sistema solare che racchiude centinaia di asteroidi. Proprio a questi oggetti cosmici primitivi si rivolge in modo particolare l’attenzione di astrofisici e ricercatori che lavorano nel campo delle scienze biologiche, chimiche e fisiche. Non è un caso che il presidente della Società Italiana di Astrobiologia sia il genetista Enzo Gallori dell’Università di Firenze, il quale sottolinea come tutti gli esseri viventi condividono il principio di base della biologia: le cellule hanno una gerarchia, possono replicarsi e trasferire l’informazione contenuta nel DNA. E sull’origine dei primi polimeri sulla Terra primordiale, gli studiosi ritengono che il bombardamento di asteroidi e meteoriti potrebbe aver contribuito a concentrare gli elementi essenziali, ma che ci sia stata anche un’azione protettiva dei filamenti di DNA, assorbiti da particelle minerali e protetti così dall’incidenza letale dei raggi ultravioletti in assenza dello strato di ozono nell’atmosfera in formazione. Insomma, minerali come banche molecolari. Ed è per questo motivo che si va alla ricerca di tracce prebiotiche su Marte e corpi del sistema solare come Titano, ma nel contempo si rincorrono quegli oggetti primitivi come gli asteroidi in grado di farci compiere un viaggio a ritroso nel tempo. Alcuni di essi possono essere comete estinte e come tali interessanti per la ricerca di mattoni primordiali. In generale gli oggetti più interessanti per la ricerca della chimica organica sono ricchi di carbonio, quindi più leggeri, ma che non possono superare la barriera dell’atmosfera terrestre perché destinati a sfaldarsi. Per questo motivo i piccoli meteoriti, che pure cadono con una certa frequenza sulla Terra, conservano solo una parte delle informazioni sulla loro storia. Uno in particolare, caduto nel 1969 a Murchison in Australia e risalente a 4,6 miliardi di anni fa, è stato definito un dono del cielo perché esso ha rivelato di possedere un’enorme varietà di composti a base di carbonio, 70 aminoacidi, acidi carbossilici, basi nucleotidiche, composti organici fosfati e solforati, polioli (zuccheri). Si stima che la quantità di ossigeno sulla Terra presente prima dell’insorgere della vita fosse molto bassa (un miliardesimo del valore attuale), requisito fondamentale per l’ accumulo di molecole organiche prebiotiche, altrimenti soggette a ossidazione. Nadia Balucani, chimica dell’Università di Perugia, è tra le più attive nello studio dell’atmosfera di Titano, che l’astrofisico Carl Sagan definì un laboratorio su scala planetaria per lo studio della chimica prebiotica. L’ipotesi più interessante è che l’atmosfera ricca di azoto del satellite naturale di Saturno, obiettivo della missione Cassini-Huygens dal 2005, avrebbe molte somiglianze con quella primordiale della Terra, compresa la presenza dell’isotopo Argon 40, prodotto dal decadimento radioattivo del potassio.
da Sorrentino | Apr 4, 2013 | Astronomia, Primo Piano, Stazione Spaziale
AMS (Alpha Magnetic Spectrometer), il più grande e complesso esperimento scientifico in funzione da maggio 2011 a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, ha sequenziato milioni di particelle ritenute di sicuro interesse per la caccia alla materia oscura e tra esse 400.000 sono positroni, cioè elettroni con carica positiva. Si tratta della più rilevante quantità di antimateria finora osservata. Samuel Ting, del Massachusetts Institute of Technology (MIT) e Premio Nobel per la Fisica 1976, responsabile internazionale dell’esperimento AMS, ritiene che nei prossimi mesi lo spettrometro sarà in grado di stabilire se questi positroni sono un segnale effettivo della materia oscura o sono da ricondurre ad altra origine cosmica. Questi primi risultati della ricerca in orbita sono stati annunciati il 3 aprile 2013 al Cern, alla Nasa e pubblicati su Physical Review Letters.
Dalla sua installazione all’esterno della ISS, avventura il 19 maggio 2011 fino ad oggi, AMS-02 ha misurato oltre 30 miliardi di raggi cosmici aventi energie fino a migliaia di miliardi di elettronvolt. Lo ha potuto fare grazie ad una strumentazione basata su un magnete permanente equipaggiato da una serie di rivelatori di particelle di precisione in grado di identificare i raggi cosmici provenienti dalle zone più remote dello spazio che lo attraversano.
Tra queste, l’articolo in pubblicazione ne considera 6,8 milioni: il campione statistico più grande mai raccolto di elettroni e antielettroni (positroni) registrati nell’intervallo di energia compreso tra 0,5 e 350 GeV. AMS-02 ha dunque contato circa 400.000 positroni – un record di antiparticelle inedito tra le missioni spaziali – selezionati rispetto al fondo di protoni grazie alle misure accurate e ridondanti ottenute dai vari strumenti che lo compongono.
La frazione di positroni (rapporto tra il flusso di positroni e il flusso totale di positroni ed elettroni) nei raggi cosmici primari misurata da AMS-02 mostra un minimo intorno ai 10 GeV, ad energie superiori a 250 GeV lo spettro sembra appiattirsi. Inoltre, lo spettro della frazione di positroni non presenta nessuna struttura né in funzione dell’energia, né del tempo, né mostra anisotropia angolare, indicazione del fatto che i positroni di alta energia non provengono da una direzione preferenziale dello spazio.
L’Italia ha collaborato in maniera sostanziale alla realizzazione di AMS – nonché alle operazioni in orbita e al trattamento dei dati a terra – con l’Agenzia Spaziale Italiana e Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. Nel corso della sua missione di lunga durata sulla ISS, AMS registrerà 16 miliardi raggi cosmici ogni anno, trasmettendoli a terra per l’analisi dati a cura della Collaborazione AMS. “La nostra curiosità ora è capire l’origine di queste particelle”, spiega Roberto Battiston, fisico dell’INFN e dell’università di Trento che di Ams è numero due. “Può darsi che provengano da un tipo di stella chiamato pulsar all’interno della nostra galassia – prosegue Battiston – ma potrebbero anche essere una traccia di quel fenomeno ancora sconosciuto che è la materia oscura”.
“I dati di AMS sono di grande interesse – spiega Piergiorgio Picozza, fisico dell’INFN e dell’Università di Roma Tor Vergata, nonché spokesman di PAMELA – e mostrano come le misure di precisione siano oramai parte della Fisica delle Astroparticelle nello Spazio”. “Già l accenno di appiattimento dello spettro alle alte energie – conclude il professor Picozza – potrebbe essere il primo indizio di prossime affascinanti sorprese: PAMELA, Fermi ed AMS sono ammirevoli esempi di successo della Fisica Spaziale Italiana”.
La prima pubblicazione dell’esperimento rappresenta una pietra miliare per la Collaborazione internazionale AMS. Centinaia di scienziati, ingegneri, tecnici e studenti provenienti da tutto il mondo hanno lavorato insieme per oltre 18 anni per fare di AMS una realtà. La Collaborazione comprende 16 paesi in Europa, Asia e Nord America (Finlandia, Francia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Portogallo, Spagna, Svizzera, Romania, Russia, Turchia, Cina, Corea, Taiwan, Messico e Stati Uniti) sotto guida del premio Nobel Samuel Ting, del MIT. La Collaborazione AMS opera in stretto contatto con l’eccellente team della NASA dedicato al progetto AMS presso il Johnson Space Center, collaborazione che si è estesa per tutta la durata del progetto.
