le micrometeoriti dallo spazio interplanetario alla vita sulla terra giacomo briani 28 febbraio 2005

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  • Le micrometeoriti dallo spazio interplanetario alla vita sulla Terra Giacomo Briani 28 Febbraio 2005
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  • 2Indice La distribuzione di meteoroidi nello spazio a 1 UA dal Sole e il flusso sulla Terra, il contributo delle MMLa distribuzione di meteoroidi nello spazio a 1 UA dal Sole e il flusso sulla Terra, il contributo delle MM Composizione e propriet delle MM studiate a TerraComposizione e propriet delle MM studiate a Terra Linterazione con latmosfera terrestre: modelli e verifiche sperimentaliLinterazione con latmosfera terrestre: modelli e verifiche sperimentali Relazioni con i possibili corpi progenitori (comete e/o asteroidi)Relazioni con i possibili corpi progenitori (comete e/o asteroidi) Possibile ruolo nella comparsa della vita sulla TerraPossibile ruolo nella comparsa della vita sulla Terra
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  • 3 I meteoroidi a 1 UA dal Sole la densit spaziale dei meteoroidi diminuisce allaumentare della distanza dal Sole e allaumentare della latitudine eclittica la popolazione dei meteoroidi dominata da particelle comprese fra 50 e 500 m MM metodi per lo studio dei meteoroidi: osservazioni dei crateri lunari, studio delle tracce luminose (meteore) in atmosfera (radar BLM, AMOR), rivelatori a bordo di satelliti (Long Duration Exposure Facility) POLVERE COSMICA METEOROIDI GRANDI IMPATTORI dimensioni m dimensioni 20 m masse 10 -8 g masse 10 7 kg asteroidi e comete MICROMETEORITI dimensioni fra ~50 m e ~1 mm masse fra ~ 10 -6 e ~ 10 -3 g
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  • 4 I meteoroidi a 1 UA dal Sole Modello per la distribuzione di massa e il flusso a 1 UA di meteoroidi compresi fra 10 -18 e 10 2 g : studiata lazione delle mutue collisioni e delleffetto Poynting- Robertson il flusso decresce rapidamente allaumentare della massa nella distribuzione di massa si ha un picco per 10 -5 g (100 m di raggio) MM
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  • 5 Il flusso di meteoroidi sulla Terra osservazione sperimentali confermano il massimo nel flusso di particelle submillimetriche per dimensioni di 200 m e masse di 1.510 -5 g MM con 40000 20000 ton/anno micrometeoriti e polvere cosmica costituiscono lassoluta maggioranza (99.5%) della materia che cade sulla Terra
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  • 6 MM studiate sulla Terra possibile studiare campioni ottenuti con dispositivi in orbita (LDEF, HST) ma lo studio delle MM si basa principalmente sui campioni raccolti in Groenlandia e in Antartide (AMM), questi ultimi considerati i meglio conservati rispetto a contaminazioni terrestri laspetto sorprendente che la maggior parte delle MM recuperate non sono fuse, contrariamente a quanto atteso dai modelli di attraversamento dellatmosfera
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  • 7 Composizione strutturale Composizione strutturale dallanalisi delle AMM MM fuse MM fuse cosmic spherules trasformate in sferule dal passaggio in atmosfera (20%)
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  • 8 Composizione strutturale MM non fuse (a) fine-grained hydrous MM composte da milioni di grani individuali (35%); (b) coarse-grained crystalline anhydrous MM composte di alcuni cristalli di olivina e pirosseno (10%)
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  • 9 Composizione strutturale MM parzialmente deidratate MM parzialmente deidratate scoriaceous-type MM con molte vescicole, erano fgh-MM e hanno perso parte della loro acqua (35%)
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  • 10 sono correlate al gruppo relativamente raro (2% delle meteoriti) delle primitive condriti carbonacee sono gli oggetti extraterrestri pi ricchi di C che raggiungono la Terra Composizione e mineralogia delle AMM
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  • 11 Composizione e mineralogia delle AMM in tutte (tranne le CSs) stato rivelato un guscio di magnetite molto sottile ( 1 m) la distribuzione del rapporto D/H dellacqua la pi simile a quella dellacqua degli oceani
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  • 12 Composizione e mineralogia delle AMM concentrazioni e composizioni isotopiche di alcuni elementi suggeriscono che le MM sono gi tali nello spazio nonostante il collegamento con le condriti carbonacee, ci sono maggiori fattori di differenza le MM sono una nuova popolazione di oggetti del sistema solare le MM sono una nuova popolazione di oggetti del sistema solare
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  • 13 Interazione con latmosfera: un modello Simulazioni numeriche del passaggio in atmosfera di micrometeoroidi fra 10 m e 1 mm: temperature massime raggiunte sopra gli 85 km di quota impulsi massimi di calore di pochi secondi la maggior parte della massa accresciuta dalla Terra dovuta a micrometeoroidi fra 100 e 300 m MM in tale intervallo circa il 10% delle particelle conserva le dimensioni originarie e la met di queste risulta fusa le eventuali molecole organiche presenti vengono distrutte a temperature minori di quelle raggiunte in atmosfera
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  • 14 Studiate le condizioni per cui le MM possono entrare nellatmosfera senza fondere (temperature 1600 K) o senza subire annealing ( 800 K) come possibili meccanismi di ingresso sono stati considerati (1) aerocattura (ingresso in unorbita chiusa) (2) ingresso diretto a grandi angoli zenitali imponendo temperature massime 800 K, i due meccanismi hanno efficienze confrontabili; ma difficilmente pi delluno per mille delle particelle rimane sotto tale temperatura per evitare la fusione molto pi efficace lingresso diretto, ma solo il 4% dei MM di 100 m di raggio passano latmosfera senza fondere Un altro modello
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  • 15 MM e atmosfera: i dati sperimentali Possibili concause: particolari condizioni di ingresso decelerazione in strati a bassa densit a quote elevate (80 - 120 km, contro 30 - 60 km per meteoroidi maggiori) efficiente emissione dellenergia per irraggiamento grazie allelevato rapporto area/massa flash heating? Nelle AMM la percentuale di MM non fuse molto maggiore di quanto previsto
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  • 16 Problemi: gradienti termici interni shock idrodinamici contaminazione atmosferica atmospheric residence + terrestrial residence MM e atmosfera: i dati sperimentali
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  • 17 Lorigine delle MM 1.micrometeoroidi provenienti dalla fascia principale degli asteroidi entrano in atmosfera con velocit geocentriche minori di quelli originati da comete 2.leco radar proveniente da un meteoroide di origine asteroidale ha unampiezza generalmente maggiore rispetto a quella di echi dovuti a corpi di origine cometaria Origine cometaria o asteroidale? effetti gravitazionali della Terra e di altri pianeti sullorbita dei MM
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  • 18 MM e origine della vita sulla Terra Le MM possono essere state importanti per la formazione dellatmosfera e degli oceani terrestri lapporto di composti prebiotici e/o molecole organiche Sorgenti di molecole organiche per la Terra primordiale: 1.apporto diretto da oggetti extra-terrestri (MM + IDPs) 2.sintesi dovuta a shock in atmosfera 3.sintesi endogena
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  • 19 MM e origine della vita sulla Terra CHRs Il ruolo attivo delle MM nelle nascita della vita: i micro-reattori condritici CHRs elementi che possono agire da catalizzatori (acqua, minerali idrati e non, solfati, ossidi del ferro) sostanze organiche prebiotiche e/o molecole organiche complesse il guscio di magnetite impedisce leccessiva diluizione delle sostanze organiche e ne permette il contatto con i catalizzatori alta efficienza nellintrappolare amino-acidi e altre sostanze organiche tali reattori non potevano essere prodotti sulla Terra poich sintetizzati nello specifico ambiente microgravitazionale del sistema solare primordiale, portatori di catalizzatori sconosciuti sulla Terra, riprocessati dal passaggio in atmosfera
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  • 20RiassuntoMICROMETEORITI dominano la popolazione di meteoroidi a 1 UA dominano il flusso di materia ET sulla Terra sopravvivono sorprendentemente allatmosfera sono ricche di C e composti organici importanti per la comparsa della vita
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  • 21Prospettive Studiare la vita delle MM nello spazio Approfondire la conoscenza dei meccanismi che permettono la sopravvivenza in atmosfera Capire meglio lorigine delle MM e dei composti organici che contengono Estendere i risultati ottenuti per la Terra ad altri corpi planetari, come Marte, Giove, Europa, Titano