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Cos’è la sizigia, il fenomeno citato ne Il problema dei 3 corpi

Author: Wired

Avrete sicuramente colto il riferimento alla Sizigia in una scena de Il problema dei 3 corpi, la serie tv di Netflix tratta dai romanzi di Liu Cixin, per sua natura di grande complessità. Rientra, infatti, in quella categoria della fantascienza chiamata come hard science fiction o fantascienza hard, caratterizzata quindi da un ampio uso di concetti, teorie e dettagli scientifici e tecnici.

Il termine sizigia

Sizigia è un parola usata in campo astronomico che risale all’antica Grecia e indica un qualunque allineamento tra tre corpi celesti. Riferendosi alla Luna, sia la luna piena (plenilunio) che la luna nuova (novilunio) sono esempi di sizigia perché si verificano quando Terra, Sole e Luna sono allineati. La congiunzione è il momento durante la luna nuova in cui il Sole e la Luna si trovano sullo stesso lato della Terra. L’altra condizione di sizigia, invece, è l’opposizione e si verifica durante la luna piena quando il Sole e la Luna sono posizionati sui lati opposti della Terra.

Gli effetti sulla Terra

Dato che la sizigia è un allineamento che riguarda il corpo celeste più vicino a noi ha alcuni effetti sul nostro pianeta: l’azione combinata dell’attrazione gravitazionale del Sole e della Luna si farebbe sentire, infatti, con i moti di marea. In particolare, si tratta di fenomeni chiamati con il termine “marea sizigiale”: in entrambi i casi di sizigia (opposizione e congiunzione), le forze gravitazionali che danno vita alle maree del Sole e della Luna si sommano e si rafforzano a vicenda e le ampiezze delle maree sulla Terra sono massime.

Sizigia e super Luna

Il concetto astronomico di sizigia è collegato anche al termine super Luna, coniato nel 1979 dall’astrologo Richard Nolle per descrivere sia la luna nuova sia quella piena che si verificano al o vicino al perigeo. Tuttavia, la super Luna è finita poi per denotare il significato più restrittivo di una Luna piena al perigeo, anche se il termine astronomico esatto per questo fenomeno è Luna perigeo-sizigia. Oltre a proporre questo nuovo termine, Nolle credeva che il fenomeno della super Luna causasse un aumento delle condizioni meteorologiche avverse, dei maremoti e dei terremoti. Va precisato, tuttavia, che la scienza non ha ancora dimostrato che la posizione della Luna sia in grado di influenzare la sismicità del nostro pianeta e generare eventi catastrofici.

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Come risolveremo i crimini nello Spazio?

Author: Wired

Avete mai pensato a come saranno condotte le indagini sui crimini su astronavi e pianeti diversi dalla Terra? È giunta l’ora di farlo. Le esplorazioni umane dello Spazio tornano nel vivo, primo fra tutti con il programma Artemis, che riporterà la nostra specie sulla Luna. E poi, visto l’interesse che suscita in questi anni l’economia spaziale, gli occhi sono puntati sullo sfruttamento minerario degli asteroidi. E c’è il sogno (sempre meno proibito) di raggiungere Marte. Nei prossimi decenni, insomma, sempre più esseri umani viaggeranno e soggiorneranno nello spazio, portando con loro vizi e virtù della nostra specie. Sarà pessimismo, o magari semplice deformazione professionale (parliamo di scienziati forensi, ovviamente), ma c’è chi pensa già a quando crimini violenti, e omicidi, andranno in scena anche al di fuori dell’atmosfera terrestre, e sta facendo i preparativi per risolverli, con quella che i suoi promotori vorrebbero definire scienza “astroforense”, cioè l’indagine scientifica delle scene del crimine al di fuori del nostro pianeta. Pensate a Csi, ma nello spazio: non si tratterebbe in effetti di indagini semplici o scontate, visto che le tecniche della criminologia moderna sono tutte state sviluppate per indagare eventi avvenuti nelle condizioni presenti sulla superficie del nostro pianeta.

La questione della gravità

Le scienze forensi utilizzano diverse discipline per analizzare le prove lasciate da chi ha commesso un crimine, e tentare così di risalire alla sua identità, e ricostruire lo svolgimento degli eventi. Oggi sono diventate piuttosto sofisticate, ma si basano su tecniche studiate nelle condizioni presenti sulla superficie terrestre. E nello spazio, molto può cambiare: radiazioni cosmiche, temperature estreme, assenza di ossigeno. E ancor di più, la gravità. Sulla Terra è una costante, nello spazio tutt’altro: è completamente assente lontano dalle masse di pianeti, lune ed asteroidi; molto inferiore a quella a cui siamo abituati, se ci troviamo sulla superficie della Luna o di Marte, praticamente inesistente in ambienti a microgravità, come ad esempio sulla Stazione Spaziale Internazionale.

Per una disciplina come la Bloodstain Pattern Analysis, che studia le macchie di sangue ritrovate sulla scena di un crimine, la gravità è ovviamente una variabile fondamentale, che influenza le traiettorie che compiono le gocce di sangue e la loro viscosità. È per questo che in uno studio pubblicato di recente su Forensic Science International: Reports, un team di medici ed esperti di scienze forensi ha organizzato un esperimento per studiare come cambiano le forme delle macchie di sangue in ambiente a microgravità.

L’esperimento

Per simulare la microgravità senza raggiungere la Stazione Spaziale Internazionale si utilizza il volo parabolico: aerei in grado di eseguire più volte consecutivamente brevi picchiate su traiettorie paraboliche che producono le condizioni di assenza di peso (o di microgravità) mentre il veicolo e il suo contenuto si trovano in caduta libera. Unico vero effetto collaterale della procedura, il malessere: il vomito tra i passeggeri è tanto comune, che gli aerei in questione sono stati ribattezzati anche “vomit comet” (comete del vomito) tra chi ne ha fatto esperienza.

Lasciando da parte gli aneddoti, i ricercatori hanno utilizzato una sessione di volo parabolico per portare avanti il loro esperimento, attrezzando una incubatrice modificata ad hoc con il necessario per simulare il comportamento delle gocce di sangue in un ambiente a microgravità. Durante ogni picchiata dell’aereo, all’interno dell’incubatrice venivano rilasciate diverse gocce di un liquido che simula le caratteristiche fisiche e chimiche del sangue, in modo che macchiassero dei fogli di carta, che sono poi stati studiati a fondo dagli esperti al termine dell’esperimento.

I risultati

Come riassumono due degli autori della ricerca in un articolo pubblicato su The Conversation, i test hanno evidenziato in effetti alcune profonde differenze nel comportamento del sangue in un ambiente a microgravità. Sulla terra – spiegano – le gocce di sangue tendono a cadere seguendo una traiettoria parabolica, sulla spinta della gravità che le attira a terra fino al momento in cui entrano in contatto con una superficie. In un ambiente a microgravità questo non accade, e il sangue continua invece a proseguire in linea retta fino al momento in cui non colpisce qualcosa. Nell’esperimento lo spazio a disposizione prima di colpire i fogli di carta era di appena 20 centimetri, e quindi l’assenza di gravità non ha prodotto differenze particolarmente evidenti. Ma se mai capitasse un incidente in uno spazio più ampio, le analisi dovrebbero tenere conto di queste differenze, perché inizierebbero a farsi particolarmente rilevanti.

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Una nuova teoria della gravità elimina la materia oscura

Author: Wired

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D’altronde, lo scenario ipotizzato da Oppenheim e Russo non è così nuovo. Qualcosa di simile è già successo, mutatis mutandis, con la cosiddetta teoria dell’etere – tempo fa si credeva che le contraddizioni tra meccanica ed elettromagnetismo potessero essere risolte solo ammettendo l’esistenza di un etere, per l’appunto, ossia di un mezzo in grado di propagare la luce; diversi esperimenti successivi, e la teoria della relatività di Albert Einstein, rimisero a posto le cose e dimostrarono che in realtà l’esistenza dell’etere non è necessaria, e la teoria fu abbandonata. “In assenza di prove dirette [dell’esistenza] della materia oscura e dell’energia oscura”, scrive ancor Oppenheim, “è naturale chiedersi se si tratti di costrutti scientifici non necessari, come fu per esempio per le sfere celesti, l’etere o il pianeta Vulcano, tutti successivamente sostituiti da spiegazioni più semplici. La gravità è storicamente sempre stata una grande imbrogliona”.

L’Universo bolle in pentola

La spiegazione più semplice di Oppenheim e Russo, in questo caso, coinvolge la cosiddetta teoria postquantistica della gravità classica, che ha l’ambizioso obiettivo di risolvere uno dei problemi più complessi e affascinanti della fisica moderna, ossia l’incompatibilità tra meccanica quantistica e relatività generale (due teorie che, prese indipendentemente, funzionano alla perfezione, ma che non possono essere inserite in un impianto unico coerente e armonioso), o, in altre parole, l’attuale difficoltà che hanno i fisici nel quantizzare la gravità. Secondo Oppenheim, il tessuto dello spazio-tempo, il sistema a quattro dimensioni in cui vive il nostro Universo, sarebbe “liscio” e continuo, cioè avrebbe le caratteristiche tipiche della fisica classica (il mondo della meccanica quantistica è invece discreto, ossia “discontinuo”), ma anche “intrinsecamente traballante”, ossia caratterizzato da continue fluttuazioni: la velocità di scorrimento del tempo, per esempio, fluttuerebbe in modo casuale e imprevedibile, e lo stesso avverrebbe per lo spazio, che si “deformerebbe” casualmente in diversi punti.

Sarebbe proprio questo continuo “gorgoglio” di spazio e tempo, come quello di un ragù che bolle in pentola, a causare gli effetti che attualmente attribuiamo alla materia oscura, come per l’appunto le irregolarità nella rotazione delle galassie. “Abbiamo dimostrato”, si legge in un altro post di Oppenheim su X, “che si può spiegare l’espansione dell’Universo e le curve di rotazione delle galassie senza necessità di materia o energia oscura”. Ma è lo stesso Oppenheim a invitare alla prudenza nell’interpretazione e nella valutazione di questa ipotesi: “La cautela è d’obbligo, perché al momento esistono prove indirette della presenza della materia oscura, quindi sono necessari altri calcoli e altri confronti con i dati che abbiamo a disposizione. Se la nostra ipotesi fosse giusta, il 95% dell’energia dell’Universo sarebbe dovuta alla natura irregolare dello spazio-tempo, il che vorrebbe dire che siamo immersi in un ambiente che non obbedisce alle leggi della fisica classica o quantistica”. E cioè che la maggior parte della fisica conosciuta è da riscrivere, o quantomeno da correggere pesantemente. Solo il tempo potrà confermarlo o smentirlo.

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La Nasa ha decifrato un misterioso messaggio di Voyager 1

Author: Wired

Voyager 1 non riesce a comunicare correttamente con la Nasa dal novembre 2023, quando a causa di un errore ancora sconosciuto la sonda ha inviato agli operatori che la monitorano dalla Terra una serie incomprensibile di zeri e uno. A cinque mesi di distanza, alcuni scienziati dell’agenzia spaziale statunitense sono riusciti a decifrare alcuni parte del criptico segnale.

Mistero risolto

Alcuni dei dati illeggibili partiti dal Flight data subsystem (Fds), uno dei tre computer di bordo di Voyager 1, è stata decodificata da un ingegnere del Deep space network della Nasa. A quanto pare, lo strano codice binario non era altro che una registrazione della memoria dell’Fds, che contiene codice informatico, le istruzioni sulla missione primaria della sonda e la registrazione delle variabili che influenzano il comportamento del veicolo spaziale. La Nasa ha fatto sapere che confronterà questi dati con quelli inviati prima del guasto di Voyager 1, in modo da individuare eventuali discrepanze nel codice sorgente.

Il lavoro richiederà tempo. Attualmente, le comunicazioni con la sonda richiede attualmente quasi 45 ore a causa dell’attuale posizione di Voyager 1, che si trova a più di 24 miliardi di chilometri dalla Terra. Ma è solo questione di poche settimane prima che gli esperti riescano a ripristinare il collegamento.

Il lungo viaggio delle Voyager

Voyager 1 e la sua gemella, Voyager 2, sono i moduli che si sono spinti più lontano nella storia dei viaggi spaziali. Partiti dalla Terra nel 1977 con l’obiettivo di esplorare il sistema solare esterno, hanno sorvolato diversi pianeti e intraprendendo poi un viaggio nello spazio interstellare. Le due sonde trasportano i cosiddetti Golden Record, dei dischi placcati in oro che contengono informazioni sugli esseri umani, sulla posizione del nostro pianeta, sulle unità di misura utilizzate in ambito scientifico e sulle caratteristiche atmosferiche della Terra.

Non è la prima volta che i veicoli spaziali hanno problemi di comunicazione con la Terra. Nel 2023, anche Voyager 2 ha attraversato un periodo di silenzio a causa dell’invio di un comando errato. L’anomalia ha deviato l’antenna principale della sonda impedendole di ricevere i segnali dalla Nasa. Per risolvere il problema, gli scienziati hanno utilizzato un potentissimo trasmettitore per costringere la sonda a “girare” verso il nostro pianeta, così da ricevere il codice corretto.

I periodi di silenzio radio delle due Voyager non comportano però una perdita di informazioni preziose per gli astronomi. “La tecnologia dei Voyager non richiede un monitoraggio costante – ha ha spiegato a Wired US Calla Cofield, portavoce del Jet propulsion institute della Nasa –. Dato che stanno esplorando quella regione dello spazio da una grande distanza, un intervallo di qualche settimana non comprometterà i risultati degli studi”.

Tuttavia, le navicelle non potranno comunicarci dati per sempre. Le sonde gemelle montano generatori termoelettrici a radioisotopi plutonio-238. Prima o poi, la batteria si esaurirà e tutti i sistemi comunicativi delle Voyager si spegneranno. A quel punto, le sonde rimarranno sole con i loro Golden Record.

Questo articolo è comparso originariamente su Wired en español.

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Come è andata la missione di Walter Villadei sulla Stazione spaziale internazionale

Author: Wired

C’è una collaborazione tra l’Aeronautica militare, il mondo della ricerca scientifica e quello dell’impresa alla base della partecipazione del colonnello Walter Villadei alla missione Ax-3 Voluntas, che tra gennaio e febbraio ha portato l’astronauta italiano per 18 giorni a bordo della stazione spaziale internazionale.

Una collaborazione il cui racconto è stato al centro di un evento organizzato nella mattinata di mercoledì 21 febbraio al Palazzo dell’Aeronautica di piazza Novelli a Milano. “Chi in passato è stato protagonista dello spazio, continua ad esserlo. Oggi però si affacciano i privati: è fondamentale lavorare con loro, pur avendo finalità diverse possiamo fare un percorso parallelo”, ha sottolineato il generale Aurelio Colagrande, Sotto Capo di Stato Maggiore dell’Aeronautica.

Dimostrazione plastica di questa collaborazione nel parterre della mattinata, che ha visto presenti i rappresentati di diverse aziende coinvolte in Ax-3 Voluntas, dalle startup a realtà industriali con una storia ultracentenaria. “Uno schema innovativo che permetterà di promuovere la presenza italiana nello spazio”, ha affermato Villadei.

Importanti sinergie

È stato Walter Villadei, del resto, ad indossare la tuta spaziale SFS (Smart flight suit) progettata da Spaceware, ideata per migliorare il confort degli astronauti e soprattutto dotata di device miniaturizzati per monitorare i loro parametri biometrici. Mentre, all’interno della stazione spaziale ha utilizzato EMSI, una tuta progettata da Rea Space in collaborazione con il Politecnico di Bari e realizzata utilizzando il grafene con l’obiettivo di stimolare la contrazione muscolare degli astronauti. Limitando così la perdita di massa magra, stimata nel 10-12% ogni mese, un problema da risolvere in vista di lunghi viaggi spaziali.

Sempre parlando di problematiche legate alla salute in ambienti con microgravità ci sono gli effetti sul sistema cardiovascolare. Ad esempio, aumenta l’irrorazione dei reni con conseguente incremento della diuresi e del rischio di disidratazione. Per capire meglio il fenomeno, GWM Assistance ha monitorato i parametri vitali di Villadei nei 9 giorni precedenti al lancio e negli 8 successivi al ritorno sulla Terra.