Biologia evolutiva

 

La biologia evolutiva si pone uno dei problemi più grandi della scienza e cioè spiegare come gli organismi si modificano e si evolvono nel tempo. Perché esistono 15 tipi diversi di stella marina in California? Perché 60 specie di farfalla vivono in Inghilterra e più di 100 in Nuova Guinea? Almeno 300000 tipi di coleotteri nel mondo. La diversità delle forme di vita nel mondo è impressionante. Nell’insieme esistono due milioni di esseri viventi diversi. Come si può spiegare tutta questa biodiversità?

Nei due filmati che seguono si cerca di rispondere a queste domande.

Buona visione.

 

_____________________________________________________________

Banco del Mutuo Soccorso – 750000 anni fa l’amore

 

Il Banco del Mutuo Soccorso è un gruppo musicale italiano di stile progressive che ha cominciato la sua attività negli anni ‘70 ed è tutt’ora attivo. Lo stile di questo gruppo è davvero inconfondibile a causa della genialità dei brani composti, le capacità tecniche dei musicisti che lo compongono, la straordinaria voce solista del cantante.

Il brano presentato in questo video si intitola “750000 anni fa l’amore”, tratto dall’album Darwin! Questo album è sviluppato sul tema dell’evoluzione della vita sulla Terra.

Buon ascolto.

_____________________________________________________________

Un asteroide sconosciuto sfiora la Terra il 6 novembre 2009!

 

 

Un asteroide che non era mai stato avvistato prima è passato a soli 14000 km dalla Terra giorno 6 novembre 2009. Gli astronomi l’hanno scoperto solo 15 ore prima che raggiungesse la minima distanza dal nostro pianeta. L’asteroide, chiamato 2009 VA, è passato davvero vicino al nostro pianeta, infatti si è trattato del terzo passaggio più vicino tra gli asteroidi catalogati. I due incontri più ravvicinati rispetto a questo sono stati rispettivamente quello dell’asteroide 2008 TS26, a 6150 km dalla Terra il 9 ottobre 2008, e dell’asteroide 2004 FU162 passato a 6535 km il 31 marzo 2004.

In media, oggetti delle dimensioni di 2009 VA e così vicini, ne passano uno ogni 5 anni.

Ricordiamo che l’asteroide 2008 TC3 fu scoperto 11 ore prima dell’impatto con Terra, avvenuto il 7 ottobre 2008 in una remota regione dell’Africa. Non provocò né vittime né danni.

______________________________

Spettroscopia: il metodo con cui possiamo analizzare persino la composizione chimica delle stelle.

 

La spettroscopia si occupa dell'esame e dell'interpretazione degli spettri e delle molecole allorché la materia viene opportunamente eccitata. Uno spettro rappresenta un insieme di radiazioni, emesse o assorbite dagli atomi o dalle molecole, distribuite ed espresse in funzione delle lunghezze d'onda o delle frequenze. L'intero spettro elettromagnetico viene in genere suddiviso in alcune zone che comprendono quelle componenti che all'incirca presentano le stesse caratteristiche di produzione e di rivelazione.

Ci occuperemo dello spettro riguardante la regione del visibile, ossia delle radiazioni corrispondenti all'intervallo di lunghezze d'onda più o meno comprese tra 400 e 700 nm (nanometri) nel vuoto.

Lo studio spettroscopico dell'emissione e dell'assorbimento della luce da parte degli elementi è stato uno dei campi di ricerca fondamentali per lo sviluppo delle conoscenze sulla struttura atomica della materia.
Storicamente questa disciplina ebbe la sua origine allorché Newton mise sperimentalmente in evidenza la scomposizione della luce bianca nelle componenti monocromatiche per mezzo di un prisma trasparente.

Solamente dopo il 1850 la spettroscopia diventò una branca ufficiale della ricerca scientifica; ciò avvenne quando Bunsen e Kirchhoff notarono che la frequenza delle righe spettrali, già osservate e classificate da Fraunhofer negli spettri ottici, poteva caratterizzare la natura chimica degli elementi.
Mediante l'analisi spettroscopica i due ricercatori tedeschi non solo scoprirono nuovi elementi (il rubidio e il cesio), ma indicarono la metodologia per studiare la composizione chimica della materia extraterrestre accessibile all'indagine umana attraverso le radiazioni inviate dalle stelle.
Il primo importante risultato, dedotto dallo studio della luce omessa dai corpi celesti, è rappresentato dalla scoperta, fatta da Lockyer nella radiazione solare, di alcune righe spettrali prodotte ara un elemento ancora sconosciuto sulla Terra. Questo elemento, contenuto inizialmente presente solo nel Sole e pertanto chiamato elio (Hélios = Sole), venne successivamente trovato da Ramsay fiche sul nostro pianeta.

Gli spettri, di solito vengono classificati in:
- spettri di emissione,
- spettri di assorbimento.

A loro volta, sia quelli dell'uno sia quelli dell'altro tipo si dividono in:
- spettri continui,
- spettri di righe,
- spettri di bande.

 

Spettro di emissione

Lo spettro di emissione si ha quando le radiazioni ottiche emesse da una sorgente opportunamente eccitata vengono direttamente disperse nelle componenti monocromatiche mediante lo spettroscopio, chiamato anche spettrometro se munito di una scala graduata da utilizzare per la misura della lunghezza d'onda della radiazione.
A seconda della materia eccitata si può ottenere:

- uno spettro continuo, se è formato da un insieme, più o meno esteso, di lunghezze d'onda. Nel campo del visibile si presenta con una successione continua di colori che dal rosso si estendono fino al violetto. Viene emesso soprattutto dalla materia in fase solida o in fase liquida quando si riscalda fortemente;

- uno spettro di righe, se è formato da una sequenza discontinua, più o meno numerosa, di righe brillanti e ben separate sopra un fondo scuro. Indipendentemente dalla tecnologia di eccitazione, ogni atomo di un elemento portato allo stato aeriforme presenta uno spettro di righe che caratterizza la natura della materia emittente;

- uno spettro di bande, se è formato da una successione assai fitta di righe che si addensano in corrispondenza di certe lunghezze d'onda. È originato soprattutto dai gas e dai vapori caratterizzati da molecole poliatomiche i cui atomi sono chimicamente legati.

 

Spettro di assorbimento

Questo tipo di spettro si ottiene interponendo sul cammino della radiazione in grado di originare uno spettro continuo una sostanza, in genere un gas o un vapore, che assorbe, in corrispondenza di certe lunghezze d'onda più o meno estese, alcune componenti che l'attraversano. Si origina così una specie di arcobaleno, sovrapposto al quale le variopinte righe che caratterizzano in emissione la sostanza in fase aeriforme si trasformano, in assorbimento, in una sequenza di righe scure localizzate nella stessa posizione (frequenza) delle prime.

 

Spettro atomico

Poiché mediante l'analisi spettrale è possibile individuare l'elemento eccitato, la frequenza o la lunghezza d'onda delle righe spettrali rappresentano una caratteristica fondamentale dell'elemento emittente. Per esempio, l'idrogeno emette una serie di righe aventi sempre la stessa lunghezza d'onda, il sodio un'altra successione, il magnesio ancora un'altra, e così via. Non esistono spettri comuni a due elementi distinti. È pur vero che uno stesso elemento può emettere spettri diversi (righe che appaiono, mentre altre scompaiono), ma ciò deriva dalla modalità e dal grado di eccitazione. Comunque, ogni spettro di righe è sempre caratteristico dell'elemento in quelle condizioni di eccitazione.
Per mezzo della spettroscopia si può pertanto fare l'analisi degli elementi, nel senso di riconoscere la presenza di un elemento in un miscuglio di più altri.
Rispetto alle tradizionali metodologie chimiche, questo tipo di analisi possiede il vantaggio di poter utilizzare piccolissime quantità di materia. In genere, per riconoscere la presenza di un elemento non è necessario identificare tutte le righe del suo spettro: basta infatti evidenziare alcune delle sue righe più intense per caratterizzare l'elemento in esame.
Per mezzo dell'analisi spettroscopica è possibile riconoscere oltre agli elementi chimici, caratterizzati da spettri a righe, anche certi composti chimici condotti in fase aeriforme che presentano uno spettro a bande.
Confrontando gli spettri in emissione e in assorbimento, forniti da una stessa sostanza allo stato aeriforme, si nota una corrispondenza, rilevata per la prima volta da Kirchhoff, comunemente chiamata principio d'inversione dello spettro: ogni sostanza aeriforme è infatti capace di assorbire quelle radiazioni che nelle stesse condizioni fisiche è anche capace di emettere. A righe brillanti in emissione corrispondono infatti in assorbimento righe scure localizzate sullo sfondo dello spettro luminoso continuo.

Per esempio, la luce proveniente dal Sole presenta uno spetto di assorbimento: sul fondo continuo si notano moltissime righe nere, dette righe di Fraunhofer.
La parte interna del Sole infatti fornisce uno spettro continuo; però, poiché la luce attraversa anche la cromosfera solare e l'atmosfera terrestre, per assorbimento si forma sullo spettro continuo una numerosa successione di righe oscure, le quali permettono di individuare gli elementi aeriformi della cromosfera. Le righe telluriche, a causa dei pochi elementi dell'atmosfera terrestre, sono infatti trascurabili rispetto alle righe solari.
Anche lo spettro a righe della luce emessa da una stella può rivelare, se opportunamente osservato, la natura chimica e l'abbondanza relativa degli elementi che si trovano sulla superficie esterna del corpo celeste.

_____________________

Il numero Omega: la soluzione di ogni problema della teoria dei numeri!

 

Può esistere un numero che contenga la soluzione ad ogni problema numerico? E se contiene tale verità, è possibile conoscerlo?

Per rispondere ad una simile domanda dobbiamo andare indietro nel tempo fino al 1936, quando il matematico e crittoanalista britannico Alan Turing scrisse un articolo in cui per la prima volta descrisse quella che da allora fu chiamata “macchina di Turing”.

Schema di una macchina di Turing

Si tratta di una macchina ipotetica in grado di compiere dei calcoli eseguendo una serie di istruzioni predefinite. Dal concetto di macchina di Turing sono stati sviluppati i moderni computer.

Turing non si limitò a dire cosa potesse fare una macchina del genere, ma ne descrisse anche i limiti mostrando che doveva anche esistere una serie infinita di numeri che non era possibile generare con nessun procedimento automatico. Turing li chiamò “numeri incomputabili”.

Immaginiamo di avere una macchina di Turing con delle capacità straordinarie e che con questa abbiamo generato una lista infinita di numeri formati da infiniti numeri.

Dal primo numero della lista prendiamo la prima cifra, dal secondo numero prendiamo la seconda cifra, dal terzo la terza e così via, fino a formare un altro numero di infinite cifre. La cosa sorprendente è che questo numero non apparterrà alla lista iniziale. In definitiva la nostra macchina di Turing non è in grado di generarla in alcun modo. E’ un numero “incomputabile” e si può dimostrare anche che di questi numeri incomputabili ne esistono infiniti.

Cosa significa ciò? Significa che un computer può aiutarci per risolvere infiniti problemi, ma esisterà un altrettanto infinito numero di situazioni in cui nessun computer, neanche il più potente e veloce, può fare nulla. Abbiamo raggiunto il limite.

La cosa più interessante però è che tra gli infiniti numeri incomputabili ne esiste uno dalle caratteristiche davvero incredibili: si tratta nel “numero Omega”.

Per capire cosa è il numero Omega, immaginiamo un problema matematico che viene risolto da un computer. Quando affronta un problema un computer può arrivare alla soluzione dopo un numero finito di passi, oppure può restare intrappolato in un “loop”, cioè in un ciclo infinito senza mai arrivare ad una soluzione.

Un esempio di problema del genere è quello posto dal Teorema di Fermat. Questo teorema dice che non esistono soluzioni di una certa equazione. Basta che il computer, per tentativi, cerchi una soluzione. Se la trova, si ferma (e il teorema è falso), se non la trova (perché non esiste) resterà intrappolato in un loop infinito. Non c’è alcun modo per prevedere se un problema del genere terminerà con un arresto, oppure continuerà all’infinito.

Il matematico Gregory Chaitin ha provato a calcolare la probabilità che un calcolo si fermi, oppure prosegua all’infinito, ed ha ottenuto un numero sicuramente compreso tra 0 e 1 la cui espansione binaria conterrebbe la soluzione di ogni problema sulla teoria dei numeri conosciuto (come la Congettura di Goldbach e l’Ipotesi di Riemann) e anche non ancora formulato! In ogni sua cifra troveremo la soluzione di molti teoremi ancora non dimostrati. Questo è il numero Omega, ma purtroppo è un numero incomputabile…

L’unico modo per conoscerlo sarebbe una ipotetica “rivelazione divina”, tuttavia dovremmo accettarlo “per fede”, perché Omega non ci apparirebbe speciale per nessun motivo, sembrandoci una accozzaglia di cifre del tutto casuali. Un concentrato di saggezza infinita, inconoscibile, tuttavia esistente e dimostrabile matematicamente.

Medaglione presentato per i 60 anni di Gregory Chaitin e che contiene per prime 40 cifre binarie del numero Omega. Non sarà mai possibile calcolarle tutte.

Vediamo cosa scrive Charles Bennett riguardo al numero Omega:

“In tutte le epoche storiche i filosofi e i mistici hanno cercato una via breve alla saggezza universale, una formula o un testo finito che, se conosciuto e compreso, avrebbe fornito una risposta ad ogni domanda. La Bibbia, il Corano, i mitici libri segreti di Ermete Trismegisto e la Kabbalah degli ebrei medioevali sono stati considerati tali. Tradizionalmente, le fonti della saggezza universale sono protette da un uso casuale perché sono difficili da trovare e, una volta trovate, difficili da capire e pericolose da usare: tendenzialmente, rispondono a più domande, e più profonde, di quelle che l’utente vorrebbe fare. Come Dio, il libro esoterico è semplice eppure indescrivibile, è onnisciente e trasforma tutti quelli che lo conoscono… Omega è, in molti sensi, un numero cabalistico. La ragione umana può sapere di esso, ma non può conoscerlo. Per conoscerlo in dettaglio dovremmo accettare la sua successione non computabile di cifre per fede, come le parole di un testo sacro”.

_________________________

L’esperimento di Rutherford permise di comprendere la struttura dell’atomo

 

Come si può studiare ciò che non si può vedere? Nel corso dei secoli i ricercatori interessati alla struttura dell’atomo hanno lavorato prevalentemente “al buio” fino al giorno in cui Henri Becquerel sviluppò un pezzo di carta fotografica sul quale aveva collocato un composto di uranio. In questo modo scoprì la radioattività.

La scoperta della radioattività portò Ernest Rutherford a ideare i primi strumenti per l’esplorazione diretta dell’atomo.

Nel filmato possiamo vedere la storia di queste scoperte che hanno cambiato definitivamente la nostra concezione di atomo e di struttura della materia.

Buona visione.

_____________________________________________________________

Lego Technic. I modelli più sofisticati dal 1988 al 2009

 

In questo filmato possiamo vedere i modelli Lego Technic più sofisticati che la Lego abbia mai inserito sul mercato dal 1988 al 2009. Osserviamo l’evoluzione nel dettaglio e nella complessità dei modelli in questo ampio arco di tempo. In ogni caso si tratta di modelli davvero straordinari.

Questo è l’elenco dei modelli mostrati (tutti della serie Lego Technic):

8865 Test Car (1988)
8862 Backhoe Grader (1989)
8094 Control Centre (1990)
8856 Whirlwind rescue (1991)
8868 Airtech Claw Rig (1992)
8872 Forklift Transporter (1993)
8880 Super Car (1994)
8485 Control Centre II (1995)
8480 Space Shuttle (1996)
8479 Barcode Multi-set (1997)
8462 Tow Truck (1998)
8448 Super Car Mk II (1999)
8458 Silver Champion (2000)
8466 4x4 Off Roader (2001)
Nessun modello nuovo (2002)
8455 Backhoe Loader (2003)
8436 Truck (2004)
8421 Mobile Crane (2005)
8285 Tow Truck (2006)
8275 Motorized Bulldozer (2007)
8295 Telescopic Handler (2008)
8258 Crane Truck (2009)

_____________________________________________________________

Campi Flegrei: la grande area vulcanica della Campania.

 

I Campi Flegrei possono essere definiti come un complesso vulcanico formato da una serie di “caldere a festoni” (leggi la definizione di caldera).

La storia geologica di questo importante complesso vulcanico può essere brevemente descritta come di seguito.

Nello strato vulcano Paleoflegreo, si verificò, dopo un periodo di inattività, una eruzione altamente esplosiva, che portò al crollo dell’edificio, al suo sprofondamento e conseguentemente alla formazione di una vasta caldera sommitale. Dopo un lungo periodo di inattività, il magma piuttosto viscoso risalì nel condotto e diede luogo ad alcune eruzioni esplosive piuttosto violente sugli orli della caldera stessa.

Queste eruzioni periferiche crearono una serie di caldere più piccole come Soccavo, Pianura, Piano di Quarto, ecc…, disposte a festone sull’orlo della caldera grande. Successivamente il fondo della caldera veniva ampiamente solcato da fratture lungo le quali risaliva il magma. I prodotti piroclastici di queste eruzioni la riempirono parzialmente e ricoprirono le parti rimaste del Paleoflegreo con tufi pomicei e cineritici, intercalati da brecce.

Numerose eruzioni esplosive si manifestarono all’interno della caldera determinando la formazione di vulcani di “tufo giallo napoletano”, come Monte Gauro, Capo Miseno, l’isola di Nisida. Eruzioni simili si ebbero anche al di fuori della caldera nella regione dove oggi si estende la città di Napoli.

Successivamente si ebbero nella caldera eruzioni di pomici e ceneri, si formarono così i crateri di Averno, trasformato poi in lago, quello di Agnano e, circa 1500 a.C., il grande cratere degli Astroni. Dopo ciò la veemenza delle eruzioni cominciò a scemare e l’ultima di esse, nel 1538, formò il cono di scorie del Monte Nuovo presso Pozzuoli.

Precedentemente la zona era stata interessata da movimenti tettonici e la parte sud-est dei Campi Flegrei si era abbassata sotto il livello delle acque del Golfo di Napoli. Piccole fratture vulcano-tettoniche avevano suddiviso il fondo della caldera in zolle che si abbassavano e si rialzavano via via a secondo del livello del magma all’interno del focolaio magmatico.

In questa foto possiamo vedere il serapeo, con le sue colonne intaccate da "fori di Litodomi" che normalmente vivono nei pressi della linea di riva.

In tal modo presero origine i bradisismi che variavano la linea della costa. In taluni punti si ebbero sprofondamenti e molte costruzioni romane si abbassarono sotto il livello del mare, in altri punti si ebbero sollevamenti, come a Pozzuoli, comprovati da dai fori dei litodomi nelle colonne del Serapeo.

Questi lentissimi abbassamenti e sollevamenti di aree limitate alla caldera sono dovute a movimenti convettivi del magma nel bacino che, nei Campi Flegrei, si trova ad una profondità di pochi chilometri.

________________

[Bibliografia: “I vulcani”; Alfred e Loredana Rittmann, Istituto Geografico De Agostini Novara, 1976]

________________

Una casa alimentata completamente con l’energia eolica

 

Questa casa si trova in Danimarca e vi abita una famiglia composta da sette persone. Per produrre tutta l’energia di cui hanno bisogno si fa uso di una turbina eolica. Con l’energia eolica questa famiglia è in grado di contribuire all’abbassamento di emissioni di gas inquinanti nell’atmosfera. Si tratta di una abitazione che sfrutta le tecnologie più avanzate. Dovrebbe essere presa come esempio anche qui in Italia, dove la cultura dell’energia eolica (e delle energie alternative) stenta a decollare.

_____________________________________________________________

Le Pleiadi e la nebulosa California

 

A destra in alto, circondate da un alone blu, possiamo vedere le Pleiadi. Chiamate anche le Sette Sorelle e M45, le Pleiadi sono uno degli ammassi aperti di stelle più facilmente visibili del cielo. Questo bellissimo gruppo stellare è formato da ben 3000 stelle ed è distante 400 anni luce per un diametro di 13 anni luce. Attorno alle stelle quell’alone blu non è altro che una spettacolare nebulosa a riflessione formata da polveri sottili.

A sinistra in basso invece, con uno stupendo colore rosso, vediamo la nebulosa California, chiamata così a causa della sua forma. La nebulosa California è molto più debole e molto più difficile da vedere rispetto alle Pleiadi. Conosciuta anche come NGC 1499, questa massa di idrogeno è lontana 1500 anni luce.

Questa meravigliosa immagine formata da un collage di foto riesce a mostrare entrambi questi due meravigliosi oggetti del cielo nello stesso campo visuale. La cosa più sconvolgente è osservare come questo panorama stellare sia ricco di nebulose, e ciò dimostra come lo spazio interstellare non è poi così vuoto e buio come si pensa.

(clicca sull’immagine per vederla ingrandita)

Photo Credits: http://blog.deepskycolors.com/archive/2009/10/20/deep-Field-From-California-to-the-Plei.html

______________________________________

Come si è formata l’atmosfera terrestre

 

Un breve documentario sulla formazione e l’evoluzione dell’atmosfera terrestre. La composizione chimica dell’atmosfera non è stata sempre uguale nelle varie ere geologiche. L’atmosfera primordiale probabilmente era composta soprattutto da Idrogeno ed Elio, ma questi erano molto leggeri e si dispersero rapidamente nello spazio. Molti cambiamenti sono avvenuti grazie all’azione degli esseri viventi. I microorganismi acquatici, ad esempio, respiravano Anidride Carbonica producendo Ossigeno, in questo modo cambiarono la composizione chimica atmosferica.

_____________________________________________________________