1. La Terra: un pianeta abitabile
Paolo Saraceno
IFSI INAF Roma
Corso Astronomia
9 febbraio 2011
2. Big
Bang
Un processo di crescente
“complessificazione” che
comincia con il Big Bang
continua nelle stelle dove si formano tutti gli altri atomi;
nello spazio interstellare gli atomi si uniscono per formre le molecole
Le molecole diventano sempre più grandi e complesse finchè
sulla Terra acquistano la capacità di riprodursi: nasce la vita
La vita si evolve sino alla nostra specie e
alle società complesse di oggi.
3.6 miliardi d’anni
3. Big
Bang
miliardi
Alla forte crescita della popolazione 9
7
e ai danni per l’ambiente 6
5
?
4
3
2
A.D. 0 1000 2050
1
Popolazione Mondiale
3.6 miliardi d’anni
4. L’atmosfera !
- mantiene stabile la temperatura del pianeta
- ci fornisce l’ossigeno con cui respiriamo
Senza atmosfera la temperatura
media della terra sarebbe di -18°C
Mentre per miliardi di anni
la temperatura media della
terra è restata tra 5-40°C batterio escherichia coli.
Essenziale per la sopravvivenza
della maggior parte delle specie
animali.
5. L’atmosfera !
- mantiene stabile la temperatura del pianeta
- ci fornisce l’ossigeno con cui respiriamo
- ci difende dai raggi UV
(e da piccoli meteoriti, raggi X e γ)
Prodotto dalle foreste e dal
plancton degli oceani
senza di loro scomparirebbe
6. Nel 1990 dopo un viaggio di
13 anni e aver esplorato i
pianeti esterni del sistema
solare (Giove, Saturno,
Urano e Nettuno) la sonda
Voyager 2, era arrivata a 6
miliardi di km dalla terra
raggiungendo il primato di
essere l’oggetto costruito
dall’uomo più lontano dalla
Terra.
A quel punto i tecnici della
NASA decisero di
fotografare la Terra, prima
che la sonda si allontanasse
per sempre il sistema solare
Il golden record
7. La nostra convinzione di avere un ruolo nell’Universo, di occuparne una posizione privilegiata
è E quel granello di polvere è difeso da un’Universo ostile dall’ atmosferabuio
terribilmente ridimensionato da quel puntino di luce pallida, da quel solitario granello nel
dell’oceano cosmico. Una vastità, che nulla sa della nostra esistenza e da cui nessun aiuto potrà
mai arrivare per salvarci dagli errori che facciamo. La Terra è il solo mondo che conosciamo.
Non c’è altro luogo, dove, nella nostra epoca, la nostra specie può emigrare. Che ci piaccia o no,
questo è il solo luogo in cui noi possiamo vivere.
Carl Sagan 1990
La terra da 6 miliardi di Km (15 ore luce)
8. Ma come si è costruito questa atmosfera ?
Come si è costruito un pianeta “abitabile” ?
9. La Terra è il solo pianeta abitato da vita
animale evoluta che conosciamo.
Il solo che possiamo studiare.
Essa è il risultato:
- del suo posto nell’Universo
- del suo posto nel sistema solare
- della sua straordinaria geologia
- della sua biologia che ha radicalmente
cambiato la sua superfice e l’atmosfera
10. Nostra Galassia 28.000 dal centro
D 90.000 a.l.
La vita non è possibile nella parte E’ poco probabile nelle regioni
centrale; alta densità di stelle: supernovae, esterne: gli elemnti chimici con cui
buchi neri, passaggi ravvicinati di stelle
NGC2977 costruirla potrebbero non essere
sufficienti
11. La vita nella nelle galassie sembra quindi
possibile solo in una zona intermedia, non troppo
vicina al centro per non essere distrutta, non
troppo loontana dal centro per avere gli elementi
con cui costruirla
12. Cè una cosa senza di cui un pianeta
Non è abitabile !!!
H2O
13. La zona abitabile: con acqua liquida
T = 0 – 100 °C
H2O liquida
0 -100 oC
Luminosity
14. Indicatori
di
un pianeta abitabile
480 °C
Atmosfera CO2
Può esserci vita? H2O 0-100°C
15 °C
Esiste la vita? O-O3
-50 °C
18. Mex – Stereo camera
Letto di un fiume?
Fields of volcanic cones at Martian north pole
19. altra acqua !
Ma non c’è vita evoluta
An impact crater in the Vastitas Borealis: 70.5° N, 103° E. The ground resolution is about 15 metres per
20. Venere !
Per la sua distanza dal sole
La sua temperatura poteva
essere di 27° C
Ma per effetto serra e’ di
480 ° C
21. Perché la vita animale
esiste solo sulla Terra ??
E non su Marte dove
c’è acqua ?
A cosa assomiglia
Marte ??
22. La Terra è il solo pianeta abitato da vita
animale evoluta che conosciamo.
Il solo che possiamo studiare.
Essa è il risultato:
- del suo posto nell’Universo
- del suo posto nel sistema solare
- della sua straordinaria geologia
- della sua biologia che ha radicalmente
cambiato la sua superfice e l’atmosfera
23. La Terra: un pianeta vivo
L’mportanza dei vulcani e
dei terremoti
24. 10000
altitudine 8000
6000
4000
2000 Altitudine media delle terre emerse
0
Superficie del mare
-2000
profondità
Profondità media del mare
- 4000
- 6000
- 8000
-10000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
% della superficie terrestre
La terra all’origine era coperta d’acqua solo qualche vulcano emergeva.
25. L’erosione
• Ogni anno i fiumi portano in mare 60 km3 di Terra
• Le terre emerse scomparirebbero in poche decine di milioni d’anni
e la terra ha 3600 milioni d’anni
• Se si estrapola al passato l’erosione
attuale, sul fondo del mare ci dovrebbe
essere uno strato di sedimenti alto 100
km
(3 volte lo spessore della crosta
terrestre!),
26. • Ogni anno i fiumi portano in 10000
mare 60 km3 di Terra
8000
altitudine
6000
4000
2000 Altitudine media delle terre emerse
0
Superficie del mare
-2000
profondità
Profondità media del mare
- 4000
- 6000
- 8000
-10000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
% della superficie terrestre
Milioni di tonnellate per anno
27. Ovunque sulla terra si vedono tracce d’erosione
Un esempio Ponza:
Sorta dal mare 2 miloni di anni fa
Oggi quasi interamente distrutta
dall’erosione
Qunado Ponza nacque la nostra
antenata Lucy era già scomparsa
di 1.5 milioni d’anni...
e stava nascendo l’Homo erectus
La terra solo pianeta del
sistema solare con un’erosione
così forte, perché nessun altro
pianeta ha un’atmosfera simile
28. La deriva dei continenti è il meccanismo
che ci restituisce le terre erose
Co
Co
i
nt
nt
nt
ine
iin
n
en
en
nt
Co
t
tii
Nucleo
29. Oggi i movimenti delle placche continentali si
misurano direttamente
32. Per effetto della deriva dei continenti si stima che le terre emerse
crescono oggi di 600 km3/anno 10 volte quanto perso per erosione
33. Un secondo effetto dell’erosione
Molecole importanti per la vita
biologica del pianeta come:
CO2, H2O, CH4 e CO
Finiscono, con i sedimenti, nei
fondi oceanici
Da queste molecole dipende.
• effetto serra (Tluna -18 °C)
•Ciclo biologico
34. I vulcani rimettono rapidamente in
circolo molecole importanti per la
vita biologica del pianeta come:
CO2, H2O, CH4 e CO
Da cui dipende.
• effetto serra (Tluna -18 °C)
• vita biologica
Il CO2, è anche uno dei principali termostati dell’atmosfera.
- si fissa nelle rocce con reazioni molto sensibili a T
- nei vegetali e nel plancton con reazioni proporzionali alla sua abbondaza
36. La sorgente d’energia
2
Totale
10 -11 W kg -1
1
40K 238U
232Th
235U
0 1 2 3 4
MILIARDI DI ANNI
Oggi Nascita della Terra
Energia prodotta al centro della terra dal decadimento dei materiali radioattivi:
44.000 miliardi di W ! (4.4 1013 W)
2.5 voltel’energia consumata nel mondo (1.7 1013W)
20 volte la potenza elettrica consumata nel mondo
37. Se l’esistenza
della vita sulla terra
Dipende dall’ atmosfera !
l’ atmosfera !
Dipende dall’esistenza
della vita sulla terra
38. La Terra è il solo pianeta abitato da vita
animale evoluta che conosciamo.
Il solo che possiamo studiare.
Essa è il risultato:
- del suo posto nell’Universo
- del suo posto nel sistema solare
- della sua straordinaria geologia
- della sua biologia che ha radicalmente
cambiato la sua superfice e l’atmosfera
39. 3.8 miliardi di anni fa finisce il
bombardamento dei meteoriti
4.6 miliardi di anni fa
Nasce la terra
40. La terra primordiale
Stromatoliti: rocce di carbonato di calcio (CaCO3)
Derivano dalla fossilizzazione di grandi colonie di cianobatteri
che inducono la trasformazione del bicarbonato di calcio
Ca(HCO3)2 , disciolto nell’acqua, in carbonato di calcio (CaCO3)
che precipita catturando al suo interno i cianobatteri.
43. la Fotosintesi
Mantiene alto il livello d’ossigeno
nell’atmosfera.
Ossigeno consumato :
- da tutte le specie animali => CO2
- dagli elementi che sono “ossidati”.
Senza fotosintesi , O scomparirebbe in pochissimo tempo dall’ atmosfera
44. Sulla fotosintesi è basata la catena alimentare di tutte le forme di
vita che esistono sulla terra
- la clorofilla delle foglie usa la luce del sole per rompere H2O
- O e H + CO2 => glucosio con cui la pianta si nutre
- O in eccesso liberato nell’atmosfera e
bruciato da tutti gli animali => CO2
L’energia del sole trasformata in vita !
46. Dopo il Cambriano esplode l’evoluzione
- 510 (0) milioni d’anni fine del Cambriano
- 370 (+ 140) “ “ i primi anfibi
– 300 (+150) “ “ i rettili colonizzano la terra.
– 250 (+260) “ “i Dinosauri : i più grandi
animali che siano mai esistiti sulla terra
La natura che aveva sonnecchiato per 3000 milioni d’anni esplode !!
47. A -250 milioni d’anni (a 260 milioni d’anni dal Cambriano)
compaiono i Dinosauri
Che si estinguono a - 65 milioni d’anni
48. Con la scomparsa dei dinosauri i mammiferi diventano le specie
predominanti all’inizio deponevano uova …
poi si adattarono ai nuovi ambienti e progressivamente comparvero
cavalli, elefanti, rinoceronti, lupi e scimmie.
Il resto è storia recente:
- 3.5 milioni d’anni l’età di Lucy
- 2 “ “ l’Homo abilis
- 1 “ “ l’Homo erctus
- 500.000 la scoperta del fuoco
- 30.000 scompare il neandertal e si afferma il sapiens cioè noi
50. L’atmosfera ha garantito la vita
sulla terra per miliardi d’anni
L’impatto delle attività umane su di essa
potrebbe avere cause gravissime
per il nostro futuro
52. AATSR Fire Atlas - year 2003
Ogni anno scompaiono 10 e i 13 milioni
di ettari di foreste e con esse si riduce la
capacità della natura di sottrarre anidride
carbonica all’atmosfera e di produrre ossigeno.
53. La produzione di gas serra ha lo stesso andamento della crescita
della popolazione e della domanda di prodotti agricoli
Va cercato un nuovo equilibrio per un mondo
abitato 10 miliardi di abitanti
In 12 anni le riserve
mondiali di cereali si sono
dimezzate malgrado una
crescita della produzione
del 20%
-450 -400 -350 -300 -250 -200 -150 -100 -50 Oggi
Miglia d’anni
54. La maggior parte delle specie del passato
si è estinto.
A noi la saggezza di evitare la fine dei
dinosauri
FINE
