ScientificaMENTE – IPOTESI MODERNA SULL’ORIGINE DELLA VITA

ScientificaMENTE – IPOTESI MODERNA SULL’ORIGINE DELLA VITA

IPOTESI MODERNA SULL’ORIGINE DELLA VITA
La ricetta della vita come la conosciamo si basa su due soli ingredienti: il carbonio e l'acqua. A questi ne vanno aggiunti altri due perché si combinino in maniera perfetta: tempo e temperature adeguate. Il tempo parte da un miliardo di anni, è quanto ci ha messo la terra giovanissima per vedere la comparsa dei primi minuscoli organismi viventi, un miliardo di anni dalla nascita del sistema solare da quando, ecco il fattore temperatura, il Sole è diventato una stella stabile, sia per dimensioni che per quantità di radiazione, cioè  di calore emesso. Da quel momento, da quando la nostra stella è diventata come la conosciamo oggi, tutto il lavoro è passato al carbonio e all’acqua , i due veri architetti della vita sulla Terra, senza i quali nulla sarebbe mai successo. Perché il carbonio è l’unico elemento chimico presente in natura che può costruire il numero di combinazioni richieste per la vita. Il numero di composti del carbonio arriva infatti a 200.000, 10 volte più di qualsiasi altro elemento. Una cifra che permette di costruire le infinite combinazioni che costituiscono gli amminoacidi e le proteine , i mattoni della vita. Come un supercomputer il carbonio è in grado dei creare gli immensi archivi di dati e informazioni necessarie a costruire un organismo complesso come il nostro. Tutti gli archivi che la nostra specie ha acquisito in migliaia di anni di evoluzione ed è in grado di  di replicare e trasmettere alle generazioni successive.
Ma le straordinarie caratteristiche del carbonio non avrebbero comunque portato alla nascita della vita se non ci fosse stato un liquido che offrisse un ambiente adatto alle complesse reazioni chimiche necessarie. Questo liquido è l'acqua e non può essere nessun altro, perché il liquido nel quale avvengono queste particolarissime reazioni chimiche deve avere caratteristiche precise: deve essere disponibile ed inalterato su archi di tempo molto lunghi, non deve avere un punto di ebollizione troppo basso perché le veloci reazioni chimiche della vita necessitano di calore, deve essere un buon solvente ovvero devi risolvere una vasta gamma di molecole complesse e semplici. Queste caratteristiche sono possedute solo dall’acqua. La vita però pone molte altre condizioni per nascere. Il tipo di stella intorno a cui il pianeta ruota non deve essere troppo grande né troppo piccolo, la sua composizione deve contenere gli elementi necessari alla chimica organica, primo tra tutti il carbonio. La sua distanza deve garantire al pianeta una temperatura tale da consentire la presenza di acqua liquida in superficie. Ci sono anche altri fattori legati all’orbita del  pianeta, come l'inclinazione dell’asse di rotazione e una distanza pressoché costante lungo l’intera corsa intorno alla sua stella. In pratica il perfetto identikit della Terra, l’unico pianeta su cui sappiamo essersi sviluppata la vita, almeno per ora.
Fonte: C’è spazio: scienza e fede – TV2000 https://www.youtube.com/watch?v=StuPy5foJio&t=589s

Nell’agosto del 1980 alcuni paleobiologi scoprirono in una roccia sedimentaria australiana strutture fossili denominate stromatoliti, risalenti a 3,5 miliardi a.f., cioè “appena” un miliardo di anni dopo la nascita della Terra, la cui età è stata stimata con sufficiente approssimazione grazie al metodo del decadimento radioattivo intorno a 4-5 miliardi di anni. Il tempo di un miliardo di anni che separa i due eventi può essere considerato l’intervallo di tempo necessario per l’evoluzione chimica pre-biologica.
L’atmosfera primitiva era molto diversa da quella odierna ed è inoltre evidente che anche il più semplice degli attuali organismi, come ad esempio un’ameba, risulta capace di compiere funzioni troppo complicate per farci ritenere che tale complessità sia sorta improvvisamente. Si deve pertanto ipotizzare un’evoluzione in 3 fasi:
• evoluzione chimica inorganica
• evoluzione chimica organica
• evoluzione biologica
La prima iniziò probabilmente con l’origine stessa dell’Universo e proseguì con una serie di reazioni in cui si formarono gli elementi del sistema periodico. Quando si formò il sistema solare i principali elementi chimici che sono alla base di ogni essere vivente (IDROGENO, OSSIGENO, CARBONIO, AZOTO e FOSFORO) si erano già combinati a formare l’AMMONIACA, il METANO e l’ACQUA.
Quattro miliardi e mezzo di anni fa erano probabilmente già presenti le prime rudimentali molecole, da cui si sarebbero formate quelle complesse che compongono gli organismi.
Il biochimico russo A.I. Oparin fu il primo, nel 1924, ad affermare che la vita era il risultato dell’evoluzione della materia inanimata; successivamente vennero raccolte le prove necessarie per sostenere che alcuni dei processi chimici normalmente compiuti dalle cellule viventi avrebbero potuto verificarsi in natura anche prima della comparsa degli organismi viventi.
L’analisi spettroscopica ha rivelato che i principali costituenti chimici della nostra galassia sono gli stessi che compongono la materia vivente (ad eccezione del gas elio); la scoperta della presenza di molecole organiche nelle nubi interstellari, nello spettro delle comete e nelle condriti carboniose (meteoriti caratterizzati dalla presenza in superficie di granuli contenenti composti del carbonio) induce a ritenere che la vita non sia una prerogativa esclusiva della Terra o che essa vi sia arrivata dagli spazi siderali (teoria della PANSPERMIA).
La ricerca di vita extraterrestre, campo di indagine degli esobiologi, comprende un vasto programma alternato in:
atterraggio di strumenti o dell’uomo stesso in qualche parte dell’universo (p.e. le missioni su Marte);
contratto radio con altri esseri intelligenti dotati di avanzata tecnologia;
analisi computerizzata per verificare quali debbano essere i parametri orbitali ottimali perché su di un pianeta possano crearsi le condizioni indispensabili per il formarsi di una “elementare materia vivente” in grado di evolversi in forme sempre più complesse.

Immagine tratta da:
http://www.focus.it/scienza/scienze/svelato-uno-dei-misteri-della-nascita-della-vita
a cui si rimanda per approfondimenti


Bibliografia
L. Monfroni, C. Pavanati Bettoni – La Terra e l’Universo – Signorelli Editore, Milano 1992
M. Fiorani, D. Nepgen, M. Crippa – Scienze naturali – Mondadori Education, 2016
O. Lupia Palmieri, M. Parotto – Terra – Scienze Zanichelli, 2016
C. Cavazzuti, L. Gandola, R. Oddone – La Terra intorno a noi – Scienze Zanichelli, 2016
I. Baroni, R. Corsi, F. Costagli – Sfera plus: L’Universo e la Terra – Sei, 2015
S. Zanoli – Scienze della Terra, Elementi e immagini – Le Monnier, 2016

Le biomasse

Un'elaborazione grafica sugli effetti devastanti dell'inquinamento industriale sugli ecosistemi naturali.

Molte delle specie vegetali che popolano le terre e i mari si sono rivelate in un modo o nell'altro utili all'uomo. Dalle piante derivano, ad esempio, le spezie usate fin dall'antichità così largamente da divenire la base di un fiorente commercio tanto leggendario e rischioso quanto remunerativo, che da lontane regioni come l'India e la Cina si dirigeva verso il Mediterraneo.

Le spezie erano usate per molteplici scopi: cibi e bevande venivano aromatizzati con pepe, anice, capperi, timo, maggiorana, zafferano, salvia, comino, mirra. 

I ricettari dell'antica farmacopea (raccolta ufficiale, sotto il controllo delle autorità governative, dei nomi dei farmaci, coi loro caratteri essenziali e con le più comuni formule d'uso. In antico, l'arte di preparare i farmaci) si avvalevano largamente delle spezie e così pure quelli della cosmesi per produrre unguenti e pomate.

Il commercio delle spezie, che stimolò l'ampliamento degli orizzonti geografici, si mantenne straordinariamente importante fino al XVII secolo, essendo la richiesta delle spezie assai maggiore dell'offerta. Poi, divenuti gli Europei i dominatori delle principali zone di produzione, la sua importanza economica diminuì.

Fin dai tempi più antichi le piante hanno offerto all'uomo anche le proprie virtù medicamentose. Attraverso una scelta, spesso a proprie spese e prolungatasi nel tempo, l'uomo ha svelato i segreti di molte piante, capaci di azioni benefiche sull'organismo umano ed ha trasmesso le nozioni acquisite, spesso a pochi eletti, attraverso i millenni. Molte piante medicamentose infatti venivano già usate dai Cinesi (circa 3000 a.C.), dai Sumeri, dai Babilonesi. In un trattato di medicina egiziano sono elencate ben 600 piante, ognuna con le sue proprietà medicamentose. Greci, Romani e infine gli Arabi, presso i quali la medicina fiorì in particolar modo, riconobbero ampiamente l'efficacia delle piante medicinali. La scoperta di nuovi continenti dilatò tali conoscenze, favorendo l'apporto di nuove piante capaci di arricchire la già ben fornita farmacopea del vecchio mondo.

Le PIANTE OFFICINALI, ovvero tutti quei vegetali che contengono sostanze capaci di agire sull'organismo umano, furono fino al XIX secolo le componenti principali dei prodotti farmaceutici. Esse venivano per lo più utilizzate così come si trovavano in natura. Successivamente, le sostanze dotate di proprietà terapeutiche vennero isolate dalla pianta ed eventualmente riprodotte per sintesi chimica.

Nel XX secolo i progressi della chimica portarono alla sintesi di composti non presenti in natura ed aventi speciali proprietà farmacologiche. 

ScientificaMENTE – LA STORIA DELLA TERRA: LE ERE GEOLOGICHE

leggi anche:

Quei pochi minuti che condannarono i dinosauri

ScientificaMENTE – IL SOLE, FONTE INESAURIBILE DI ENERGIA (?)

Il Sole è senza dubbio l’oggetto dell’universo più importante per l’uomo, in quanto da esso dipende ogni forma di vita sulla Terra e qualsiasi altro tipo di vita che potrebbe essersi sviluppato nel sistema solare.
Questa stella è un’enorme sfera incandescente, il cui diametro effettivo misura 1.393.000 km, e la cui massa è pari a 330.000 volte quella della Terra.
Utilizzando i metodi della fisica, gli astronomi hanno potuto stabilire che la temperatura è di circa 6000 K (gradi Kelvin) pari a circa 5700 °C.
Soltanto una minuscola frazione della enorme quantità di energia prodotta dal Sole viene intercettata dalla Terra e trasformata in calore. Tuttavia essa è sufficiente a riscaldare l’intero pianeta e a mantenervi la vita.
La sorgente di energia del Sole è la fusione nucleare, per il cui innesco occorrono temperature elevatissime, quali appunto si riscontrano nel nucleo solare.
Il centro del Sole è quindi paragonabile ad un reattore termonucleare, nel quale nuclei di idrogeno si fondono tra loro per formare elio, rilasciando così una straordinaria quantità di energia.
In ogni secondo il Sole fonde 600 milioni di tonnellate di idrogeno, producendo una quantità di energia pari a 400.000 miliardi di miliardi di KW. Nonostante il Sole trasformi una quantità così ingente della sua massa, quale quantità appare del tutto trascurabile se paragonata alla sua immensa massa totale, tale da consentirgli di produrre energia per alcuni miliardi di anni ancora.
Tenendo conto di vari fattori, fra cui:
• L’immensa produzione di energia senza apprezzabile consumo di combustibile;
• Il fatto che il Sole splenda da oltre 4 miliardi di anni senza aver mostrato apprezzabili cambiamenti;
• Il fatto che il clima terrestre si sia mantenuto pressoché stabile per 3,5 miliardi di anni e la luminosità solare abbia conservato valori tali da permettere l’esistenza dell’acqua allo stato liquido sulla Terra per tutto questo periodo di tempo, è stato proposto un modello della struttura interna del nostro astro che, in accordo con le leggi della fisica, sia in grado di spiegare gran parte delle osservazioni effettuate.
Tale modello, in linea generale, può essere ritenuto valido anche molte altre stelle.
Il Sole è un’immensa sfera gassosa in cui temperatura, pressione e densità vanno diminuendo dal centro verso la superficie, ma non uniformemente. Queste variazioni determinano la struttura dell’astro e il modo con cui l’energia prodotta viene trasportata dall’esterno.
Al centro della sfera gassosa vi è il nucleo che costituisce circa il10% del volume totale e in cui viene prodotta l’energia. Attorno ad esso vi è uno strato di notevole spessore attraverso il quale l’energia prodotta si propaga verso l’esterno, prima per irraggiamento e successivamente per convezione.
L’irraggiamento predomina negli strati più interni, in cui la temperatura non subisce grandi variazioni, e consiste in una serie di assorbimenti e successive emissioni di energia senza che si formino correnti di materia.
Con questo meccanismo detto radiativo, ogni strato di atomi assorbe l’energia da quello sottostante e la ritrasmette a quello sovrastante. In questo modo le radiazioni dure e penetranti prodotte dal nucleo (raggi X) vengono trasformate in altre radiazioni via via meno dure. Si tratta di un processo lentissimo in quanto è stato calcolato che occorrono circa 2 milioni di anni perché un singolo quanto di energia (fotone) riesca ad attraversare tutto il Sole dal centro alla superficie.
Proseguendo verso strati più esterni invece, a causa della diminuzione progressiva della temperatura, l’energia fluisce per convezione: correnti di idrogeno caldo e leggero salgono verso la superficie dove cedono energia e, raffreddate, si appesantiscono e ridiscendono. In questo modo si formano gigantesche celle convettive che vediamo affiorare nel caratteristico aspetto granulare della fotosfera. Qui giunta, l’energia viene liberata nello spazio circostante sotto forma di radiazione.

IL DIAGRAMMA DI HERTZSPRUNG-RUSSEL
Conoscendo la magnitudine assoluta (luminosità) di una stella, i tipi spettrali (colore apparente) funzionali alla temperatura, è possibile collocarla in un diagramma, che evidenzia la tipologia principale alla quale essa appartiene e, contestualmente, individuarne il possibile cammino evolutivo.
La fascia centrale prende il nome di sequenza principale e le stelle che vi appartengono, compreso il nostro Sole che è una stella gialla, possono essere considerate in uno stadio di maturità.
Altri tipi spettrali notori sono:
• Giganti azzurre, molto grandi ed estremamente calde
• Giganti rosse, molto grandi ma relativamente fredde
• Nane rosse, piccole e relativamente fredde
• Nane bianche, molto piccole, con un diametro poco più grande della Terra, con una bassa luminosità assoluta ma capaci di produrre grandissime quantità di energia.


Bibliografia
L. Monfroni, C. Pavanati Bettoni – La Terra e l’Universo – Signorelli Editore, Milano 1992
M. Fiorani, D. Nepgen, M. Crippa – Scienze naturali – Mondadori Education, 2016
O.Lupia Palmieri, M. Parotto – Terra – Scienze Zanichelli, 2016
C. Cavazzuti, L. Gandola, R. Oddone – La Terra intorno a noi – Scienze Zanichelli, 2016
I. Baroni, R. Corsi, F. Costagli – Sfera plus: L’Universo e la Terra – Sei, 2015
S. Zanoli – Scienze della Terra, Elementi e immagini – Le Monnier, 2016

IL CICLO DELLE ROCCE (Ciclo litogenetico)

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