I progressi della ricerca italiana

ROMA – focus/ aise – Progettare e definire, in tutte le sue parti, una colonia abitabile e autosufficiente su Marte. È l’obiettivo di PoliTOMars, team studentesco del Politecnico di Torino nato da poco, ma che si è già dato struttura e compiti precisi che, assicura l’Ateneo, lungi dall’essere fantascientifici, possono invece avere molte ricadute su specifici settori della produzione e del territorio.
Il gruppo si è formato nel 2024 per cercare di soddisfare una curiosità: comprendere se le tecniche di ingegneria civile, e in particolare quelle delle costruzioni, possono essere utilizzate anche su altri pianeti.
“Il nostro scopo è sviluppare tutti gli aspetti, non solo quelli inerenti alle connotazioni strutturali, ma anche alla produzione di materiali innovativi e alla gestione di processi costruttivi e di vivibilità, che possano rendere un modulo abitabile su Marte completamente autonomo”, spiega Giorgio Barolo, attuale leader del Team. Un compito complesso che necessita del contributo di molti rami dell’ingegneria e dell’architettura. Per questo oggi il gruppo è composto da circa 30 ragazze e ragazzi provenienti dai diversi corsi di studio del Politecnico.
Il Team è organizzato in “dipartimenti”: strutture, energia, ambiente e vivibilità, processi chimici e comunicazione. “PoliTOMars è strutturato come una vera azienda. Il tema è molto complesso e lo si sta analizzando con una particolare strategia basata sul lavoro di squadra. Oltre ad avere creato gruppi di lavoro che si occupano di temi specifici, c’è anche un gruppo di persone che segue il coordinamento e la definizione del tema da affrontare ogni anno”, sottolinea Valerio De Biagi, referente accademico del gruppo studentesco e docente presso il Dipartimento di Ingegneria Strutturale, Edile e Geotecnica-DISEG.
Pensare alla progettazione e alla realizzazione di una colonia su Marte comporta un lavoro da compiere per fasi successive interconnesse l’una all’altra.
Nessun ambito può infatti essere considerato indipendente: ogni scelta ha ricadute sugli altri del progetto, dall’energia alla produzione alimentare, fino alla gestione delle risorse. L’attuale compito che si è posto il Team è la realizzazione di un’architettura di missione il più completa possibile. Attualmente PoliTOMars si sta occupando delle primissime fasi della missione: come organizzare la colonia prima dell’arrivo degli esseri umani e come assicurare la sopravvivenza degli stessi una volta arrivati. Temi complessi e multidisciplinari, che toccano aspetti che vanno da quelli più tecnici a quelli più psicologici.
Un esempio concreto riguarda la regolite, il terreno marziano ricco di perclorati (contaminanti) utili o dannosi a seconda dei casi. Sono un problema per chi lavora sulla produzione alimentare in serra, ma anche una potenziale risorsa per applicazioni energetiche, come batterie e sistemi di accumulo. “È importantissimo - commenta Barolo - assicurare un avanzamento omogeneo di tutti i reparti”, il cui lavoro può avere ricadute anche su specifiche attività produttive. Esempi in questa direzione sono anche quelli legati alla produzione energetica (pannelli solari e loro pulizia), alle strutture (sistemi di costruzioni pieghevoli e facilmente trasportabili e da mettere in opera in ambiente ostile), alla produzione di alimenti in condizioni particolari (modifica delle coltivazioni in gravità alterata). Importante è poi l’ambito della gestione delle risorse idriche e delle biomasse, così come quello biomedicale e psicologico (adattamento a condizioni particolari e post-traumatiche) e quello delle applicazioni di robotica (esoscheletri e automazione delle operazioni).
“Le idee che nascono dal team possono essere originali e possono essere sfruttate in altri settori oltre a quello specifico – conclude il professor De Biagi – Si tratta di soluzioni fuori dagli schemi che proprio per questo sono interessanti”.
PoliTOMars è adesso aperto alla collaborazione con tutte le imprese che lavorano negli stessi ambiti di lavoro del Team: dalle innovazioni nelle coltivazioni alla produzione di energia, dalla meccanica alle applicazioni di ingegneria medicale oppure elettronica.
Un team internazionale di astronomi ha misurato per la prima volta in maniera diretta e dinamica la massa di un buco nero risalente a oltre 13 miliardi di anni fa, analizzando le osservazioni condotte con il telescopio spaziale James Webb (JWST). Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature, vede una forte partecipazione italiana, grazie al contributo cruciale di scienziati dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), dell’Università degli Studi di Firenze, della Scuola Normale Superiore di Pisa, della Sapienza Università di Roma e dell’Università degli Studi dell’Insubria.
L’oggetto dello studio, denominato Abell 2744-QSO1 (QSO1), appartiene alla classe dei cosiddetti “piccoli punti rossi” (Little Red Dots) - galassie attive estremamente compatte le cui emissioni appaiono arrossate a causa della polvere e dell’estrema distanza - la cui luce è stata triplicata e ingrandita dall’effetto di lente gravitazionale dell’ammasso di galassie denominato Pandora. Grazie alle osservazioni condotte con lo strumento NIRSPec di JWST, il team di ricerca ha tracciato il movimento del gas di idrogeno attorno al centro galattico, riscontrando una rotazione di tipo kepleriano: il gas orbita attorno a un punto centrale proprio come i pianeti attorno al Sole. Questa dinamica ha permesso di determinare direttamente la massa del buco nero, pari a 50 milioni di masse solari.
“Grazie all'effetto di lente gravitazionale e alla sensibilità del telescopio JWST siamo riusciti per la prima volta a modellare i moti del gas intorno a un buco nero in un Little Red Dot a soli 700 milioni di anni dopo il Big Bang”, commenta Giovanni Cresci, ricercatore INAF a Firenze, coautore dell’articolo. “Per farlo abbiamo utilizzato un nuovo codice sviluppato all'INAF di Arcetri e all’Università di Firenze, MOKA3D, che ha permesso di ‘pesare’ il buco nero grazie al suo effetto gravitazionale sul gas circostante. Il risultato è sorprendente: il solo buco nero racchiude in sé i due terzi dell'intera massa della galassia, suggerendo che si sia formato per collasso diretto di una massa molto grande di gas piuttosto che più lentamente mettendo insieme buchi neri più piccoli.
In genere, i buchi neri supermassicci rappresentano solo una frazione della massa totale della loro galassia; quello ospitato in QSO1, invece, con ben due terzi dell’intera massa galattica, è il buco nero più “nudo” e dominante mai osservato, situato in un ambiente chimicamente quasi incontaminato. I dati indicano infatti una metallicità (ovvero la frazione di massa composta da elementi chimici più pesanti dell’idrogeno e dell’elio) inferiore allo 0,5% rispetto a quella del Sole: il gas è quindi composto quasi esclusivamente da idrogeno ed elio, con tracce minime di elementi pesanti come l’ossigeno, segno che nella galassia non sono ancora avvenuti i processi di evoluzione stellare.
“Il risultato conferma le misure solamente indirette che erano state ottenute finora per la stima della massa dei buchi neri in queste prime galassie dell'Universo, e rappresenta un discriminante fondamentale dei modelli teorici di formazione ed evoluzione dei buchi neri al centro delle galassie primordiali”, aggiunge Cresci. Questo studio, di fatto, ribalta i modelli classici di evoluzione galattica, suggerendo che alcuni buchi neri non crescano lentamente all’interno delle galassie, ma nascano già colossali da “semi pesanti”, ovvero dal collasso diretto di enormi nubi di gas primordiali o persino come buchi neri primordiali, precedendo la formazione delle stelle e delle galassie che li ospitano. (focus\aise)