C'è vita su Marte?

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Sono ormai cinque anni che i rover della NASA denominati “Spirit” e “Opportunity” girano su Marte inviando le loro foto ravvicinate e soprattutto quelle riprese al microscopio (Squyre 2004). Le immagini (visibili sul sito http://marsrovers.jpl.nasa.gov/gallery) se studiate a forte ingrandimento (250-400 %) sono un pozzo inesauribile di informazioni e polarizzano l’attenzione per giorni e giorni. Spesso, riguardandole si scoprono cose prima sfuggite.

Analizzando con attenzione i sedimenti laminati di “Meridiani Planum” di Marte e le strane sferule ematitiche, note con il nome di “blueberry” (mirtilli; Moore 2004), ripresi dal rover “Opportunity”, gli autori hanno ipotizzato che si tratti di strutture organo-sedimentarie; ovvero strutture prodotte da microorganismi e aventi, pur nelle peculiarità proprie del mondo marziano, molti aspetti comuni – a differente scala di osservazione – con le note stromatoliti terrestri (Rizzo e Cantasano 2009; #FFF# figura 1, 2, 3). Si tratta di sedimenti caratterizzati dalla successione in sequenza di una coppia di lamine sub-millimetriche, con un livello concrezionato biancastro (a carattere scheletrico/LA) e uno limoso a grana fine (a carattere agglutinato/LB), inglobanti vari agglomerati di microsferule (calcimicrobi), in assetti lineari, serpentiformi o globulari – tra cui le stesse “blueberry” (#FFF# figure 3, 4, 5, 6, 7, 8). Sedimenti che la NASA ha già attribuito alla presenza di acqua nel passato (Squyres 2006; Wacey 2009; Jolliff 2006).

L’ipotesi genetica connessa alla attività microbica è congruente con altri risultati scientifici su Marte (Mackay 1996; Mackay 1998; Schulze-Mazuk 2008), dove è stata segnalata la presenza di metano e foremaldeide (Onstott 2006), dove si sospetta l’esistenza di una attività circadiana rilevata negli esperimenti del Vicking (Van Dongen 2009); mentre sembra che sia stata recentemente acclarata dalla NASA l’esistenza di nanobatteri fossili “originari” in meteoriti di provenienza marziana (notizie stampa).

Ma cosa c’è di strano nei sedimenti di Marte e da dove nasce l’ipotesi microbica?

La laminazione sottile, come noto, caratterizza ambienti sedimentari di origine lacustre o di mare calmo. Si nota, invece, che spesso le strutture laminate lasciano gradualmente il posto ad assetti estremamente caotici, con convoluzioni laminari piene di cavità e dentro cui si sviluppano forme serpentiformi coalescenti, che dal punto di vista tessiturale nel loro insieme ricordano aspetti tipici di ambienti organogeni (#FFF# figure 8, 9, 10). Spesso si osserva che le stesse lamine, in prossimità delle blueberry, tendono a contornarle, modificando l’assetto piano-parallelo (#FFF# figura 9). Tali assetti si notano sia nelle riprese di Opportunity che in quelle di Spirit (Squyre 2006).

Con riferimento all’aspetto tessiturale dei sedimenti laminati si osserva che le lamine LA ed LB presentano motivi similari e ripetuti (#FFF# figure 1a-d), costituiti da piccolissime sferule (Ri) interconnesse da legami radiali stabili, a creare un “mattone” di base (BS). BS in LB ricorda una ruota, con vuoti interposti tra i collegamenti radiali; mentre in LA la patina concrezionale conferisce a BS l’aspetto di un fiore e le lamine presentano conseguentemente orli merlati (#FFF# figura 1e).
In alcuni casi è presente un velo ialino che presenta analoghi motivi e su cui si delineano processi di accrezione progressiva (biomineralizzazione), con passaggio da forme ialine trasparenti a forme di colore bianco-latte; tale accrezione si sviluppa in modo casuale sulle superfici a vista; ma in taluni casi la stessa si diparte in modo evidente dalle strutture di base o complesse individuate (#FFF# figure 4e-f, 5c-e, 5h-i). Sullo stesso film ialino si nota – a tratti –la presenza di granuli sparsi, forse inizio di un processo di agglutinazione (collagene? #FFF# figura 1b). Le dimensioni e gli assetti strutturali di LA, LB e del film ialino sono assolutamente simili (#FFF# figura 1).
Ciò costituisce, di per sé, un’altra anomalia, in quanto da corpi a composizione differente e in un ambiente di semplice origine chimico-fisica ci si aspetterebbe strutture differenti. Non si comprende inoltre perché i fenomeni di accrezione debbano essere più marcati intorno alle strutture da noi evidenziate (origine biogenica).
In alcuni casi si apprezza appena una laminazione scheletrica, senza interposte lamine agglutinate, sia perché queste ultime sono di esiguo spessore sia perché è presente in superficie una patina biancastra (con lo stesso aspetto di LA), coprente la sequenza laminata.
A tratti tale patina, che in alcuni casi sembra a consistenza plastica si solleva per dar posto a una blueberry emergente, e che in tal guisa ne porta i resti al di sopra (#FFF# figure 9a-e). Consistenza dei materiali e processi di crescita “interna” (vedasi anche #FFF# figura 7s) sono in antitesi con il mondo minerale.

La somiglianza delle strutture/tessiture marziane con quelle delle stromatoliti e più in generale dei sedimenti organo-sedimentari terrestri, riguarda vari aspetti; aspetti che si sviluppano a scale diverse, da quella minima di osservazione fino a quella macroscopica a scala di affioramento (#FFF# figure 23). Generalmente, la casuale somiglianza morfologica tra corpi diversi rappresenta un fatto sporadico, quanto accidentale; difficile immaginare una casualità ripetuta a scale diverse, che è più inerente alla struttura intima dei corpi più che alla loro semplice morfologia.

Ma ciò che è più interessante è che quasi tutti i corpi sedimentari osservati a scala sub-millimetrica, pur avendo forme risultanti diverse, sono costituiti da microsferule Ri coalescenti, dalla cui diversa articolazione spaziale (in linee, piani o ammassi; secondo geometrie regolari o caotiche) derivano strutture più complesse.
Le dimensioni delle microsferule Ri sono comprese tra il limite di risoluzione, pari a 0,04mm, fino a 0,3mm; mentre nelle strutture di base BS dei corpi laminati e delle blueberry Ri le stesse si aggirano intorno a 0,1mm (#FFF# figura 1).
Si osservano in tal modo, nel campo dimensionale delle Ri e fino a qualche millimetro, prodotti di coalescenza alquanto bizzarri, come (#FFF# figure 12345678910, 1112):

  • filari di sferule equidimensionali o regolarmente graduate (#FFF# figura 4);
  • sferule avvolte a spirale crescente (#FFF# figura 5);
  • strutture BS embriciate (#FFF# figura 1);
  • filari di sferule ad aspetto serpentiforme e/o tubolare (#FFF# figura 9), talora accavallate (figure 145, 10);
  • talora affiancati a costituire dislocazioni regolari/irregolari sia in forma chiusa che a fasci (#FFF# figura 2);
  • improvvisi passaggi da filari dritti a filari curvi (#FFF# figura 2);
  • passaggi graduali da lamine planari a lamine convolute / ammassi caotici / trombolitici / dendritici, con vuoti (presumibilmente primari; #FFF# figure 28 e 9);
  • ammassi di microsferule, a costituire grumi, sacche e sferule più grandi, tra cui ooidi (ooliti/oncoliti) e le stesse blueberry (#FFF# figure 6 e 7).

Le tanto discusse "blueberry", in particolare, non sono affatto omogenee e hanno forme e strutture variabili (#FFF# figura 7). Esse mostrano sia strutture policentro-radiali di “Ri interconnesse”; sia strutture poli-sferiche (microsferule emergenti dalla superficie, affiancate, intersecate o addirittura fuoriuscenti dalla sferula “madre”); sia strutture in lamine avvolte (talora con avvolgimenti variabili all’interno della stessa sferula).
Le strutture policentriche e quelle a lamine avvolte delle "blueberry" possono essere viste come il frutto di una diversa dislocazione delle Ri, dove l’aspetto esterno e la struttura interna dipendono dalla predominanza della loro asimmetria dimensionale e dai legami spaziali di interconnessione; e di fatto alcune forme denotano aspetti intermedi, a carattere insieme polisferico e spiralato (#FFF# figura 7).

Tutte queste strutture sono assolutamente atipiche, somigliano per molti aspetti alle strutture dei sedimenti carbonatici di origine microbica (Riding 2000; Riding 2002) e sono difficili da immaginare come il risultato di un semplice processo chimico-fisico. Cosicchè le “banali microsferule” diventano “soggetti interessanti”, per la natura e complessità dei prodotti, alcuni dei quali assumono “aspetti chiave” ai fini interpretativi. La diversità e varietà delle forme induce a pensare che esse siano state prodotte da “costruttori” più piccoli delle stesse, con caratteri di coalescenza, orientazione e accrezione e con motivi costruttivi ripetitivi (nel piano e nello spazio) a scale diverse. Le strutture più elementari, inoltre, somigliano molto a quelle del mondo batterico: i cosiddetti calcimicrobi, che altro non sono che colonie microbiche coalescenti, isorientate e capaci di favorire/innescare attorno ad essi i processi concrezionali dall’ambiente circostante, per lo più di forma sferica o discoidale (#FFF# figura 3). Recenti studi hanno mostrato che gli ooidi, la cui aggregazione forma le note concrezioni oolitiche terrestri, si possono ottenere in laboratorio e rappresentano il risultato dell’attività batterica (Brehemen 2004). Concrezioni del tutto simili alle ooliti esistono anche su Marte, dove la struttura interna mostra assetti in linea con le strutture precedentemente descritte (#FFF# figura 6), priva dei caratteristici strati concentrici a colori ripetuti che caratterizzano i depositi terrestri a causa dei ricorrenti cambiamenti climatici e che, anche per questo motivo, è probabile che siano di origine biogenica.

Fatto salvo l’assunto sulla presenza stromatolitica, sinteticamente riportato nella #FFF# figura 12, non è da escludere, tuttavia, che alcune altre forme selezionate (#FFF# figure 13, 14 e 15) rappresentino specifiche specie e altre forme di vita allo stato fossile e in parte ancora in essere (#FFF# figura 13, immagine X1). A parte i limiti connessi con una chiara comprensione e caratterizzazione per l’esiguità dei ritrovati, la loro presenza rafforza l’ipotesi che su Marte esistono, o quantomeno sono esistite, diverse forme di vita.

Figure

Brehm U et al. Laboratory cultures of calcifying biomicrospheres generate oids. A contribution to the origin of oolites. Notebooks on Geology, Maintenon, Letters 2004/03 (CG 2004-L03).
Jolliff BL et al. Evidence for Water at Meridiani. Elements 2006; 2 (3): 163.
McKay DS et al. Search for past life on Mars: Possible Relic Biogenic Activity in Martian Meteorite ALH84001. Science 1996; 273: 924.
McKay G et al. Fracture fillings in ALH84001. Feldspatic glass: carbonatic and silica. 29° Annual Lunar and planetary Science Conference 1998, Abstract no. 1944.
Moore JM. Blueberry fields for ever. Nature 2004; 428: 711.
Onstott TC et al. Martian CH4: Sources, Flux and Detection. Astrobiology 2006; 6 (2): 377
Riding, R. (2000). Microbial carbonates: the geological record of calcified bacteria–algal mats and biofilms. Sedimentology 2000; 47 (Suppl. 1): 179.
Riding R. Structure and composition of organic reefs and carbonate mounds: concepts and categories. Earth Science Review 2002; 258: 163.
Rizzo V et al. Possibile organosedimentary structures on Mars. International Journal of Astrobiology 2009; 8 (4): 267.
Schulze-Mazuch D et al. The case for life on Mars. International Journal of Astrobiology 2008;  7: 117.
Schopf, J.W. & Barghoorn, E.S. (1967). Alga-like fossils from the Early Precambrian of South Africa. Science 156, 508-512.
Squyres SW et al. The Opportunity Rover’s Athena Science Investigation at Meridiani Planum, Mars. Science 2004; 306: 1698.
Squyres SW et al. Planetary science: bedrock formation at Meridiani Planum. Nature 2006; 443: 1709.
Van Dongen HPA et al. A circadian biosignature in the Labeled Release data from Mars? Proceedings of SPIE 2005; 5906 (59060C): 1.
Wacey D. Early Life on Earth: A Pratical Guide. Springer 2009: 1.

Vincenzo Rizzo
Geologia, Università di Firenze, Consiglio Nazionale delle Ricerche

Newsletter #issue 3, 2017

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Arte e scienza

Antonio Canal, detto il Canaletto, Campo santi Giovanni e Paolo, 1738 ca, olio su tela, 46,4x78,1 cm, Londra, Royal Collection. Prestato da Sua Maestà Elisabetta II e visibile nella mostra “Bellotto e Canaletto. Lo stupore e la luce”, dal 25 novembre 2016 al 5 marzo 2017 alle Gallerie d’Italia, Piazza della Scala, Milano

  • All'ingresso della mostra "Bellotto e Canaletto, lo stupore e la luce" alle Gallerie d'Italia di Milano si può ammirare la camera ottica portatile appartenuta (forse) a Canaletto. Come utilizzavano questo oggetto Antonio Canal, detto Canaletto, e Bernardo Bellotto, suo nipote e allievo? Come ha influito l'ottica sulla rappresentazione artistica della realtà? [Scienza in Rete, Marco Capovilla]
  • La prima descrizione di una camera obscura è attribuita allo scienziato arabo musulmano Ibn al-Haytham, conosciuto in Occidente con il nome latino di Alhazen. Nel suo libro Kitab al-Manazir (Libro dell'ottica) rivoluzionò la teoria della luce. Probabilmente l'ostilità della religione musulmana verso la rappresentazione figurativa, impedì a Alhazen di realizzare un dispositivo basato sui principi che aveva scoperto. [Scientific American; David Biello]
  • David Hockney, pittore e fotografo inglese, e Charles Falco, fisico sperimentale, elaborarono nel 2000 una teoria secondo la quale l'arte occidentale ha ricevuto un contributo fondamentale dalle conoscenze scientifiche sull'ottica negli ultimi 400 anni. [BBC; David Hockney's Secret Knowledge]
  • Che impatto ha avuto la rappresentazione fotografica della realtà sulla scienza? Secondo David Bower gli ha conferito maggiore autorevolezza e senso di oggettività. [Science News, Bruce Bower]
  • Nel libro "Visual Strategies" Felice Frankel guida gli scienziati a un uso efficace delle immagini, soprattutto fotografiche, per raccontare la propria attività di ricerca. [MIT News; David L. Chandler]

Ricerca scientifica nell'era di Trump

Art Whght House Moon. Credit: The Cancer Letter Issue 6, 12 Febbario 2016.

  • L'eredità della presidenza Obama per il mondo della ricerca scientifica è notevole: la Precision Medicine Initiative, il Cancer Moonshot e molto altro. Visione e tempismo secondo Alberto Mantovani. [Scienza in Rete, Alberto Mantovani]
  • Se Barack Obama nel 2009 promise di restituire alla scienza un posto di rilievo nell'agenda politica, Trump si è mosso nella direzione opposta. Almeno finora. Gli scienziati americani hanno fatto sentire la loro voce sui social media durante la cerimonia di insediamento di venerdì 20 gennaio con l'hashtag #UsofScience [Vox, Julia Belluz]
  • In quanti modi Trump può intervenire sulla ricerca scientifica? Il riassunto nell'infografica pubblicata da Nature.  [Nature News, Lauren Morello]

Etica della scienza / Politica della ricerca

Credit: Protasov AN's Portfolio Credit: Shutterstock.

  • La ricerca interdisciplinare premia in termini di visibilità ma diminuisce la produttività. Questo il risultato dello studio di Erin Leahey, sociologa della scienza all'università dell'Arizona. [LSE Impact Blog, Erin Leahey]
  • Una nuova minaccia alla credibilità della comunicazione scientifica: le riviste "predatorie". Queste riviste pubblicano articoli a pagamento, spesso senza sottoporli a processi di peer-review. Il settore economia e management è il più colpito da questo fenomeno. Tutti i dettagli in uno studio pubblicato dalla Scuola Superiore Sant'Anna. [lavoce.info; Manuel F. Bagues, Mauro Sylos Labini e Natalia Zinovyeva]
  • Graham Coop, un genetista della UC Davis, ha deciso di non pubblicare su nessuna rivista un suo contributo caricato su biorXiv, l'archivio di pre-print in area biologica. La sua scelta è dovuta da una parte al fatto che si trattava di un commento a un articolo e non conteneva un risultato veramente originale, dall'altra alla presenza dei commenti on-line da parte degli utenti di biorXiv. Si chiama pre-peer-review e minaccia di sostituire il processo di peer-review più tradizionale. Cosa ne pensano gli scienziati? Ecco il dibattito che si è svolto (ovviamente) su Twitter. [Nature Research Highlights; Dalmeet Singh Chawla]
  • Al Rochester Institute of Technology nascono due programmi di alta formazione per dottorandi e post-doc con problemi di udito. La diversità nella comunità dei ricercatori biomedici aumenta la qualità della ricerca e ne arricchisce l'agenda. [Science; Gerry Buckley, Scott Smith, James Dearo, Steve Barnett, Steve Dewhurst]
  • Come i decisori politici possono sfruttare le conoscenze accademiche nell'era della post-verità? Nel libro "Evidence-Based Policy Making in the Social Sciences: Methods that Matter" Gerry Stoker e Mark Evans si rivolgono a studenti e practitioners, passando in rassegna strumenti non tradizionali per basare le decisioni politiche sulle evidenze scientifiche. [LSE Impact Blog; David Burton]

Miscellanea

Credit: Associazione Cittadini per l'aria.

  • Si terrà a Milano nell'Aula Magna dell'Università Statale il convegno "RespiraMI. Air Pollution and our Health". Due giorni, il 27 e 28 gennaio, dedicati a un dibattito tra esperti e rappresentanti dell'OMS sugli effetti dell'inquinamento atmosferico sulla salute, in particolare su quella delle categorie più vulnerabili. [RespiraMi]
  • Un gruppo di scienziati svedesi e americani, ha realizzato tramite stampa 3D un microscopio alimentato da uno smartphone in grado di effettuare analisi del DNA e diagnosticare così alcuni tipi di tumori. Il dispositivo potrebbe essere prodotto al costo di 500 dollari, diventando sostenibile per chi offre assistenza sanitaria nei Paesi in via di sviluppo. [BBC Technology; Leo Kelion]
  • La Cina ha inaugurato la scorsa settimana la Dalian Coherent Light Source, un Free Electron Laser. La particolarità della facility cinese è la lunghezza d'onda dei fotoni prodotti, inferiore ai 200 nm. Viene chiamata vacuum ultraviolet light ed è particolarmente adatta a studiare atomi e molecole all'interno di un gas. La ricerca alla Dalian Coherent Light Source potrebbe aiutare a capire come gli aerosol nocivi alla salute si formano e si degradano nell'atmosfera. [Science; Dennis Normile]
  • 3L'11 gennaio scorso il primo fascio di elettroni ha percorso l'anello acceleratore di SESAME, il laboratorio costruito ad Amman in Giordania da una collaborazione senza precedenti tra scienziati provenienti dai Paesi del Medio Oriente, tra cui Iran, Israele, l'autorità Palestinese, Pakistan e Cipro. [Nature; Elizabeth Gibney]