Conferme sul vuoto cosmico

Quanto siamo piccoli nell'universo? Infinitamente piccoli. Quanto è grande l'universo? Infinitamente grande. Sembra un gioco per bambini fatto in un atipico campo estivo, magari dalle parti del CERN. Una certezza però l'abbiamo: come esseri umani ci troviamo nel bel mezzo di una scala con ordini di grandezza davvero molto differenti. Si va dal quark, la particella che compone protoni e neutroni, circa 1 milione di miliardi di volte più piccola dello spessore di un capello, fino ad arrivare alla galassia di Andromeda, di dimensione quasi 1 miliardo di volte più grande rispetto al diametro del sole. E questi non sono nemmeno gli estremi conosciuti.

Noi e la Terra, dicevo. Cosa siamo in fondo? Un esperimento ben riuscito di rimescolamento tra alcuni elementi chimici: ossigeno, azoto, carbonio, ferro, zolfo, idrogeno e così via. A parte che sul "ben riuscito" molti avrebbero da ridire, ma pare che nonostante le nostre fulgide intelligenze, le mire di viaggi interstellari, le onnipotenze a portata di web, ci è capitato di vivere in un vuoto cosmico. Sì, avete letto bene, vuoto cosmico. Bella mazzata, eh? Il pianeta azzurro, con tanto di sistema solare poggiato sul bordo del Braccio di Orione, nella Via Lattea, non ha molti vicini. Pensate un po', vi sporgete al limite della nostra galassia, pronti a meravigliarvi per chissà quale panorama, e ....  non c'è proprio niente, il vuoto assoluto (o giù di lì). Avete fatto un viaggio inutile. Incredibile!

La struttura dell'universo su larga scala prevede una fitta rete di filamenti e di vuoti. Nei primi c'è una grossa concentrazione di galassie, nei secondi il nulla o quasi. Da uno studio condotto all'università del Wisconsin-Madison è stata confermata la teoria, già enunciata nel 2013, secondo cui la Terra e la sua galassia si trovano proprio in una regione cosmica pressoché vuota, perché in gran parte priva di altri corpi celesti. In quella occasione furono tre scienziati a definire questa teoria, Keenan, Barger e Cowie ed il vuoto è stato denominato KBC in loro onore.  Il più grande vuoto cosmico mai osservato, circa sette volte più grande della media, con un raggio di circa 1 miliardo di anni luce. Ha la forma di una sfera ed è circondato da un guscio di galassie, stelle e altre sostanze. Il nuovo studio sostiene questo modello in base ad ulteriori dati osservativi.

Il team leader dev'essere un tipo molto in gamba, visto che è solo uno studente, tale Benjamin Hoscheit. Si è basato su quanto trovato 4 anni fa, con tecniche diverse però. Se il primo studio usava densità di diverse aree dell'universo ottenute a partire da cataloghi di galassie, Hoscheit ha utilizzato una misurazione chiamato "effetto cinematico KSZ", che misura il moto di ammassi all'interno del cosmo osservabile, adoperando i loro cambiamenti di energia. Tali ammassi si spostano da zone a minore gravità verso altre con gravità più forte. I risultati così ottenuti sono stati coerenti con quelli del primo terzetto che ci aveva provato. (Lo so, qualche dubbio su come abbiano fatto vi rimarrà: tranquilli, siete in buona compagnia...).

Prima del 2013 si applicava perlopiù il principio copernicano, alla base della cosmologia, secondo cui, nonostante un po' di variabilità nella distribuzione delle stelle e delle galassie, la densità di tali corpi in una data posizione è circa la stessa di un qualsiasi altro punto a centinaia di anni luce di distanza. Invocando il principio copernicano, gli astronomi avevano previsto l'esistenza dell'energia oscura, che accelera le galassie distanti tra loro, ampliando così l'universo. Tale energia oscura (nome bivalente, sia per la mancanza di luce a cui si riferisce che per la sua conoscenza ancora incompleta, n.d.r.) era servita a spiegare i comportamenti anomali delle stelle supernova di tipo 1a, le quali esplodono sempre con la stessa potenza. Ora invece, c'è una nuova visione per apprendere i movimenti dell'universo e la sua espansione: potrebbe essere infatti la posizione della Via Lattea all'interno del grandissimo vuoto cosmico a farci "vedere" delle cose in un modo dipendente dal nostro punto di osservazione. In un'altra occasione avremmo detto: basta cambiare punto, ma mi sa che non se ne parla proprio...

Il tema è allo stesso tempo affascinante e complesso. Pure vertiginoso, se vogliamo, almeno per noi non addetti ai lavori. Quando si pensa al troppo piccolo o al troppo grande è questo l'effetto che ne scaturisce, visto che sensi e menti di cui disponiamo qui ci aiutano relativamente. A proposito di menti, ora qualcuno potrà spiegarsi l'esistenza di certi soggetti "dissonanti" con cui ci confrontiamo spesso. Se viviamo in un immenso vuoto cosmico, è molto probabile che alcuni crani ne siano pieni.

(fonte https://www.space.com/37191-we-live-in-a-cosmic-void.html)

Tumore alla mammella, un aiuto dalla NASA

L’esplorazione dello spazio è iniziata nel 1957 con lo Sputnik1 sovietico. Da allora sono stati fatti passi da gigante, ed in questi giorni si stanno vivendo momenti importanti, grazie alla sonda Cassini che, dopo circa 20 anni di viaggio, sta inviando le prime foto degli anelli di Saturno. E la storia ovviamente non finisce qua. Gli investimenti mondiali dedicati sono quasi incalcolabili, con tutte le eventuali critiche del caso. Ma qualche volta gli studi spaziali portano benefici anche sulla Terra.  

La dottoressa Susan Love, chirurgo californiano specializzato nei tumori al seno, che ha creato una sua fondazione al riguardo, sta studiando da tempo il microbioma dei dotti mammari, i canali sotto la pelle che portano il latte al capezzolo. Per inciso, il microbioma è l'insieme del patrimonio genetico di un ambiente definito (un intero organismo o una  parte di esso) e della sua interazione con i microrganismi in esso presenti. Visto che la maggioranza dei tumori alla mammella hanno origine nei dotti, la Love ha provato a mapparli per determinare se ospitano eventuali agenti infettivi che alimentano il male. Il compito è risultato difficile, dato che sono stati riscontrati molti più microbi del previsto.

Gli scienziati della NASA hanno da tempo sviluppato una serie di tecniche per analizzare  concentrazioni piccolissime di microrganismi. Si tratta di strumenti estremamente sensibili che sono utilizzati per la protezione dei pianeti, nel senso che nei viaggi interspaziali i batteri residenti sulla Terra non devono poter contaminare i mondi lontani. Fortunatamente, uno degli scienziati che lavorano al centro JPL (Jet Propulsion Laboratory) della NASA, il dottor Vaishampayan, conosceva il meccanismo con cui una madre condivide il suo microbioma con il proprio bambino, attraverso l'allattamento al seno, avendolo studiato nel post-dottorato a Berkeley. Un concetto poco diffuso presso quasi tutti i biologi, secondo cui il seno e i suoi condotti sono sterili.

Il team ha analizzato il fluido duttale su 23 donne sane e su 25 che avevano contratto il cancro al seno, utilizzando tecniche molto avanzate per determinare la fauna microbica. Ha stabilito che il fluido condotto al seno ha in effetti un microbioma distinto: in pratica la popolazione di microbi nelle pazienti sane sembra differire da quelle che non lo sono. Ma questo era solo un primo passo, anche perché la diversità poteva essere scaturita dai trattamenti a cui si erano sottoposte le donne più sfortunate. Successivamente, gli scienziati del JPL hanno sviluppato una tecnologia per creare delle mappe dettagliate dei dotti mammari, in analogia a quella utilizzata per mappare la topologia di altri pianeti . Le informazioni così ottenute potrebbero portare a più precisi interventi chirurgici di natura oncologica.

Negli ultimi tempi la dottoressa californiana aveva cercato di utilizzare le ecografie 3D (tecnologia di cui avevamo già discusso) per ottenere immagini dei condotti, su donne in buona salute, durante l'allattamento. Cosa non semplice perché manca un quantitativo di dati sufficiente. Ecco quindi l’importanza del JPL: gli scienziati abituati a realizzare mappe dettagliate per topografie complesse, anche se di natura completamente diversa, possono fornire un utile contributo ad un lavoro simile, in ambito anatomico e, soprattutto, per una patologia devastante come quella tumorale. In fondo il seno umano per certi versi è inesplorato come la superficie di Marte, ha affermato la dottoressa Love, cogliendo in pieno le positive ricadute di questa analogia.

L’incursione di carattere medico al JPL ha avuto molto successo. E’ stato creato un forum di Ingegneria Medica, al quale partecipano scienziati e ingegneri desiderosi di lavorare su progetti medici. Ad esempio, è venuta fuori una collaborazione con alcuni neurochirurghi per sviluppare materiali intelligenti da utilizzare in chirurgia spinale; ancora, vogliono mettere a punto una migliore tecnologia di imaging per guidare i chirurghi in modo più puntuale. Pur essendo davvero una sinergia inedita, quella tra lo studio dei tumori e le ricerche lontane dal pianeta azzurro, il suo esordio sembra promettere proprio bene.

(fonte https://www.statnews.com/2017/04/18/breast-cancer-jpl-space/; nella foto, gentilmente tratta dal sito http://www.ctsnotizie.it, Valentina Tereshkova, la prima donna che volò nello spazio, nel 1963)

Cosa mangeremo su Marte ?

Sembra che le risorse sulla Terra saranno sempre meno in funzione del crescente numero di abitanti del pianeta. Da tempo si va parlando di ottimizzare, efficientare, sostenibilizzare, decrescere felicemente. Oppure, emigrare altrove. Comunque è tutto vero. Come sapete (o se siete tra quelli che non ci credono, peggio per voi) tra qualche decennio arriveremo a scannarci per acqua potabile e cibo old style. Se dell’acqua non possiamo farne a meno, per il cibo new style alcuni credono che ci ritroveremo a mangiare insetti in tutte le salse. E allora ? Emigrare altrove, si diceva. Su Marte ? lontanuccio ma probabile. E lì, di grazia, cosa si mangerà ? Per non essere impreparati sul tema, alcuni ricercatori stanno provando a coltivare piante in condizioni simili a quelle del pianeta rosso.

E' impossibile pensare che nella remota possibilità di colonizzare Marte ci si possa portare le provviste per anni e anni. Così bisognerà pensare a come far crescere dei vegetali su un terreno arido ed ostile, privo di acqua indigena e soprattutto con un atmosfera poco amichevole. Per questo alcune prove sono in atto nei laboratori del Florida Institute of Technology, dove è ai primi vagiti un orto molto rudimentale che potrebbe attecchire lassù. In collaborazione con il College of Aeronautics e il Department of Physics and Space Sciences, gli scienziati stanno facendo crescere un tipo di lattuga rossa in tre habitat diversi: un terreno “nostrano”,  un materiale che simula il terreno superficiale marziano, detto regolite marziano, più quest'ultimo con l'aggiunta di sostanze nutritive, al fine di trovare la giusta alchimia nel sostentamento della pianta. Per inciso si chiama regolite, e vale anche per la Terra, quella zona intermedia tra roccia madre e terreno superficiale, ottenuta nel medio-lungo periodo dal disfacimento della roccia sottostante, mescolati ad altri detriti di varia origine.

A differenza del suolo terrestre, il regolite marziano non contiene materia organica ed ha un minor numero di minerali, mentre le piante hanno bisogno di venire su con fosfati e nitrati. Esso è inoltre dannoso allo stato puro, sia per le piante che per gli esseri umani, a causa di un alto contenuto di cloro. Ora, ciò che si usa in laboratorio al posto del regolite ha qualche difetto. Del resto un campione vero di quel materiale sarà disponibile, se tutto va bene, non prima di 15 o 20 anni, al ritorno della prima missione su Marte (che deve ancora partire). Quindi i ricercatori del Florida Tech stanno cercando di creare un regolite più vicino possibile all’originale, utilizzando i dati del rilevamento chimico inviati dal rover che ha fatto capolino lassù.

Intanto continuano le collaborazioni importanti al riguardo. Una su tutte, quella con gli scienziati della NASA che hanno esperienza di coltivazione vegetale sulla Stazione Spaziale Internazionale. Una nuova civiltà dovrà comunque imparare a sostenersi da sola, vista l’esperienza della Terra, dal futuro poco roseo, e dato che le risorse di partenza sul pianeta rosso sono vicine allo zero. Chiaramente prove del genere non possono essere esaustive. I ricercatori prevedono infatti di esporre il loro orto sperimentale ad altri fattori, come le radiazioni che incontrerebbe nel lungo cammino tra i due pianeti; oppure capire come avverrà la crescita delle radici con una forza di gravità meno impattante e quali quantitativi di acqua saranno necessari. Secondo il responsabile del progetto uno studio simile potrebbe avere un impatto positivo sugli attuali criteri di sostenibilità. "Imparare a coltivare le piante in un ambiente inospitale come Marte potrebbe aiutare a massimizzare la produttività alimentare e ridurre qui da noi al minimo l'utilizzo di risorse preziose come acqua e fertilizzante" ha affermato il professor Batcheldor.

Proiettando dunque la nostra alimentazione a circa 75 milioni di km da casa: di carne e di pesce non se ne parla proprio, far arrivare delle bottiglie di buon vino, che intanto saranno diventate una vecchia riserva, appare impresa ardua. Se i primi tentativi come questo sulla lattuga andranno a buon fine, i vegani hanno da star tranquilli. Noialtri, un po' meno.

(fonte https://www.eurekalert.org/pub_releases/2016-10/fiot-rep100316.php)