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

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Newsletter #issue 2, 2017

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Materia oscura

Mappa della materia oscura in tonalità di rosa. Le zone chiare (scure) sono quelle a più alta (bassa) densità di materia oscura. L'immagine è stata ottenuta dai dati dell'esperimento Kilo Degree Survey (KiDS), usando il telescopio VLT dell'osservatorio ESO di Cerro Paranal in Cile. Credit: Kilo-Degree Survey Collaboration/H. Hildebrandt & B. Giblin/ESO

  • Recentemente i ricercatori dell’esperimento KiDS (Kilo Degree Survey) hanno pubblicato i risultati di una misura diretta della distribuzione di materia oscura. Analizzando i dati relativi a 15 milioni di galassie, il gruppo di ha trovato una distribuzione di materia oscura più omogenea rispetto a quella prevista dall'esperimento Planck. [Scienza in Rete, Claudio Elidoro]
  • Bisogna però prestare attenzione al fatto che le due misure, KiDS e Planck, non sono direttamente confrontabili. Mentre KiDS fornisce una misura diretta ma in uno spazio di cielo limitato, Planck osserva la radiazione cosmologica di fondo e da questa deriva, utilizzando il modello standard cosmologico, una misura del grado di omogeneità della materia oscura.
  • A chiarire la tensione tra i due risultati ci penserà probabilmente la missione dell'ESA Euclid, che partirà nel 2020 e punta a svelare la natura della materia oscura, dell'energia oscura e della gravità. [ESA, Euclid]
  • I dati dell'esperimento KiDS (Kilo Degree Survey) sono gli stessi utilizzati per il primo test della teoria della gravità di Verlinde, una teoria alternativa a quella di Einstein che non prevede l'esistenza della materia oscura. [Media Inaf, Redazione]
  • L'astronoma Vera Rubin, insieme a Kent Ford, aveva fornito negli anni '70 del novecento le prime evidenze sull'esistenza della materia oscura, osservando un'anomalia nella rotazione della galassia di Andromeda. Rubin è scomparsa il 25 dicembre scorso. [New York Times, Lisa Randall]

Meningite: un'epidemia solo mediatica?

Il batterio Neisseria meningìtidis.

  • Nel 2016 i casi di meningite batterica da meningococco in Toscana sono stati 41, circa 1.09 ogni 100 mila abitanti, più che in ogni altra regione italiana. Si è parlato di epidemia, ma è davvero così? Eugenio Paci e Chiara Azzari, rispettivamente epidemiologo e immunologa dell'Ospedale Meyer di Firenze, propongono una spiegazione per questo aumento anomalo: un metodo diagnostico più accurato di quelli tradizionali, chiamato Realtime PCR (rPCR). Dal 2014 i casi di meningite in Toscana vengono analizzati con questa tecnica, che si è rivelata essere 3.28 volte più efficace rispetto all'esame dei sintomi clinici. [Scienza in Rete, Eugenio Paci e Chiara Azzari]
  • Il livello di copertura vaccinale non è determinato unicamente dalle politiche sanitarie. Questo è ciò che emerge dal progetto ASSET: tassi di vaccinazione superiori o inferiori alla media si riscontrano nei diversi Paesi indifferentemente dalla politica scelta. Ha fatto molto discutere la decisione del Consiglio Regionale dell'Emilia Romagna di impedire ai bambini non in regola con le vaccinati obbligatorie di entrare all'asilo nido. Roberta Villa, che partecipa al progetto ASSET, spiega il suo punto di vista. [Scienza in Rete, Roberta Villa]
  • Nell'ultimo anno il calo delle coperture vaccinali e il presunto aumento di casi di meningite in Toscana ha occupato grande spazio nel dibattito pubblico. L'intervento di Roberto Burioni, virologo del San Raffaele di Milano, ha condotto la discussione su un altro tema, più generale, quello della comunicazione della scienza. Il dibattito tra esperti e non esperti è possibile e auspicabile? E in quali condizioni si può realizzare? [Valigia Blu, Antonio Scalari]

Cyberspionaggio

Credit: IMakeUseOf.com

  • Il 17 dicembre scorso Barack Obama ha annunciato che esistono prove schiaccianti sul fatto che sia la Russia ad aver ordinato l'attacco hacker che ha interferito con l'esito delle elezioni presidenziali di Novembre in USA. Ma quali sono queste prove schiaccianti? C'è il rischio che i segreti di stato, custoditi per non indebolire l'efficacia delle agenzie di sicurezza nazionale, mettano a rischio la democrazia? [Valigia Blu, Fabio Chiusi]
  • Bruce Schneier, esperto di sicurezza informatica soprannominato security guru da The Economist, spiega il processo che permette di scoprire chi si cela dietro un attacco hacker. Non esiste una vera e propria prova, piuttosto una serie di indizi. "The clues might involve ones and zeros, but the techniques go back to Sir Arthur Conan Doyle". [CNN, Bruce Schneier]
  • Anche l'Italia ha il suo caso di cyber-spionaggio. Per sei anni i fratelli Giulio e Francesca Maria Occhionero hanno spiato i computer di famosi esponenti della politica, dell'economia e finanza, infettandoli con il malware EyePiramid. Alessandro Curioni, vice presidente di IBM Europe, presidente di IBM Research ed esperto di sicurezza informatica, fa il punto sulla nostra "fragilità" in un'intervista ai microfoni di Radio Popolare. [Radio Popolare, Il Demone del Tardi]

Etica della scienza / Politica della ricerca

Credit: Chiara Sabelli. Realizzato con Canva.

  • Pubblicati lunedì 9 gennaio i dettagli sulla classifica delle università italiane stilata da Il Sole 24 Ore. La didattica viene valutata attraverso 7 indicatori (attrattività, sostenibilità, stage, mobilità internazionale, borse di studio, dispersione, efficacia, soddisfazione, occupazione), mentre la qualità della ricerca attraverso tre indicatori (ricerca, fondi esterni, alta formazione). Tuttavia non è spiegato come sia stato quantificato ciascun indicatore [Il Sole 24 Ore, Gianni Trovati]
  • La valutazione della qualità della ricerca nella classifica de Il Sole 24 Ore non è originale, bensì corrisponde alla VQR 2004-2010 prodotta dall’ANVUR. La VQR si basa su due sistemi di valutazione per stimare l'impatto delle pubblicazioni scientifiche: peer-review e indici bibliometrici. Per dimostrare che l'uso di uno o dell'altro metodo produce gli stessi risultati, l'ANVUR ha effettuato un confronto su circa 9000 pubblicazioni, meno del 10% del totale di articoli raccolti, trovando un buon livello di accrodo. Alberto Baccini e Giuseppe De Nicolao mettono in discussione questi risultati. [LSE Impact Blog, AlbertoBaccini e Giuseppe De Nicolao]
  • Intanto, dall’altra parte della Manica, la University and College Union ha effettuato un sondaggio tra 1000 ricercatori delle università britanniche chiedendo se la Brexit avrà conseguenze sul loro futuro professionale. Il risultato lascia intravedere il pericolo di un esodo [Nature Trend Watch, Daniel Cressey]
  • L'esperimento di un giornalista del New York Times: partecipare come speaker alla 15th World Cardiology and Angiology Conference organizzata dalla OMICS International. [Upshot - The New York Times, Kevin Carey]
  • I responsabili di una frode scientifica spesso restano sconosciuti. Ma non in questo caso. Michael Dansinger, medico del Tufts Medical Center, ha reso pubblico l'episodio di plagio messo in atto da un gruppo di ricercatori della Fondazione Stella Maris Mediterraneo di Potenza ai suoi danni, pubblicando una lettera aperta sulla prestigiosa rivista Annals of Internal Medicine. [Stat News, Adam Marcus e Ivan Oransky]
  • Appello per il prolungamento della moratoria sui divieti alla sperimentazione animale. Il Decreto Milleproroghe approvato il 29 dicembre scorso, ha previsto la proroga di un anno soltanto della moratoria sul divieto di utilizzo di animali negli studi sul meccanismo d’azione delle sostanze d’abuso e sugli xenotrapianti d’organo, restrizioni introdotte con il Decreto Legislativo 26/2014. [Appello per il prolungamento della moratoria sui divieti alla sperimentazione animale]

Miscellanea

Credit: Associazione Cittadini per l'aria.

  • È ancora possibile per qualche giorno iscriversi alla iniziativa milanese “Diventa vedetta dell’aria”, dell'Associazione Cittadini per l’aria per contribuire in un grande esperimento di scienza partecipata a misurare con apposite fialette la concentrazione di NO2 in prossimità della propria casa. Scienza in Rete ne ha parlato recentemente. [Scienza in Rete, Valentina Meschia]
  • “Gene edited” oppure “Genetically modified”? Le nuove tecniche di manipolazione genetica, come la CRISPR, vengono utilizzate in numerose piantagioni. Non introducono geni di organismi estranei nelle piante e dunque il risultato non può essere considerato OGM, almeno per il momento. Le normative attualmente in vigore sono state scritte per la vecchia generazione di OGM. E c’è chi scommette che presto i fagioli di soia geneticamente modificati sostituiranno le olive nella produzione di olio [The New York Times, Kenneth Chang]
  • Leggi elettorali a confronto. Compilare due schede elettorali e osservare le differenze. L'esperimento di un biologo, un ingegnere e un economista raccontato su Nature News and Comment. [Nature Comment, Guruprasad Madhavan, Charles Phelps e Rino Rappuoli]
  • Un gruppo di ricercatori americani guidati da Ingrid Gould Ellen, professoressa di politiche urbanistiche alla New York University, ha condotto uno studio che mostra che uno dei fattori che contribuiscono maggiormente alla gentrificazione di un quartiere popolare è una sostanziale diminuzione degli episodi criminosi. [Upshot - The New York Times, Emily Badger]
  • Cosa succederà dopo LHC? I fisici pensano a un cambio di paradigma nella progettazione degli acceleratori di particelle, per poter raggiungere energie di collisione più elevate di quelle attuali. L'idea è quella di usare fasci di protoni per trainare elettroni all'interno di un plasma. Al CERN è in preparazione l'esperimento AWAKE, un proof-of-principle demonstration experiment per capire se è possibile percorrere questa strada [Life and Physics - The Guardian, Jon Butterworth]