le parti in bianco sono semplici
le parti in rosso più tecniche

NELLA FIGURA E' RAPPRESENTATA LA FUSIONE FRA DUE ATOMI DI DEUTERIO CHE VANNO A FORMARE UN ATOMO DI ELIO. IL NUMERO IN BASSO A SINISTRA DEL SIMBOLO H RAPPRESENTA LA SUA CARICA ELETTRICA, QUELLO IN ALTO SEMPRE A SINISTRA IL SUO PESO ATOMICO. IL NUMERO GRANDE A SINISTRA DI H E' LA QUANTITA' DI ATOMI CHE REAGISCONO. LA RELAZIONE QUINDI SI LEGGE: 2 ATOMI DI DEUTERIO SI UNISCONO PER COSTRUIRE 1 ATOMO DI ELIO CHE HA CARICA 2 E PESO ATOMICO 4. 

5,3 Miliardi anni fa circa

ALCUNI ATOMI DELLA PLANETAS, PERSE LE PARTICELLE, LE RUBANO AI VICINI, SE NE IMPOSSESSANO, MA LO SFORZO COSTA CARO. VI E' MOLTA DISPERSIONE DI  ENERGIA; SI CHIAMA "DECADIMENTO"(*)


CATTURANDO PARTICELLE DIVENTANO RICCHI DI PROTONI, ELETTRONI, NEUTRONI; MA SI APPESANTISCONO, FINISCONO AL CENTRO E DI NUOVO DIVENTANO MOLTO IRREQUIETI, INSTABILI


QUESTI "matrimoni" AL CENTRO (al nucleo) CREANO SEMPRE PIÚ LITIGI, SI PORTANO VIA L'UN L'ALTRO PARTICELLE, SI FORMANO COSI' NUOVI AGGLOMERATI, FAMIGLIE NUMEROSE, CHE FORMANO UNA SPECIE DI clan: SONO GLI ELEMENTI VARI. SONO RIUSCITI A FAR COABITARE UN GRANDE NUMERO DI PROTONI, NEUTRONI E OVVIAMENTE IL CORRISPONDENTE NUMERO DI ELETTRONI.

SUCCESSIVE FUSIONI FRA GRANDI E PICCOLI ATOMI, CON PIÚ O MENO PARTICELLE NEL NUCLEO E NELLE ORBITE COSTITUIRANNO MOLTE ALTRE "famiglie numerose" (gli elementi); ALCUNI MOLTO COMPLESSI. (saranno infine 92, e gli ultimi sono ormai dei veri e propri non "paesi", ma "metropoli",  con folla al centro (nucleo) e altrettanta folla in periferia (gli strati elettronici))

(*) il decadimento atomico può essere naturale o artificiale e consiste nella emissione di particelle (sotto forma di materia e / o di radiazione) componenti degli atomi. Ciascuna emissione comporta una trasmutazione del materiale di partenza in un altro materiale, con caratteristiche fisiche (emissione di neutroni) e chimiche (emissione di protoni e / o elettroni) diverse. Il processo può essere unico per cui il nuovo materiale risulta essere stabile, oppure ripetuto sino a giungere ad un ultimo stadio stabile. Caratteristico è questo secondo caso per l'uranio, il quale raggiunge lo stadio finale di piombo. Il decadimento artificiale è facilmente innescato dai materiali radioattivi naturali, per esempio al momento dello scoppio delle bombe atomiche oppure all'interno delle pile atomiche che alimentano centrali termoelettriche.

Il processo di decadimento consente di misurare il tempo trascorso dal momento di "nascita" del materiale emittente attraverso il fenomeno del "dimezzamento". In termini assolutamente elementari si procede in questo modo: supponiamo di avere 1 kg di uranio che ha (per pura ipotesi) un tempo di dimezzamento di 1.000 anni; questo vuol dire che dopo mille anni avremo mezzo kg di uranio e mezzo kg di piombo; dopo altri 1.000 anni il mezzo kg di uranio si è di nuovo dimezzato diventando un quarto di kg di piombo e un quarto di kg di uranio: a questo punto (dopo 2.000 anni dall'inizio) avremo 750 grammi di piombo e 250 grammi di uranio; dopo altri 1.000 anni avremo 125 grammi di uranio e 875 grammi di piombo e così via. Ne segue che misurando il rapporto fra la quantità di piombo e il residuo di uranio si ottiene il tempo trascorso dal momento della nascita dell'uranio. 


5,2 Miliardi anni fa circa

OGNI ELEMENTO HA ORA UN BEN DEFINITO NUMERO DI PARTICELLE CHE CON VARIE COMBINAZIONI INIZIANO A COSTRUIRE ALTRI "matrimoni", MA SOLO QUELLI CHE HANNO  CERTE "affinitá" FANNO DELLE "valide unioni"

QUESTE "unioni" SONO LE MOLECOLE CHE POSSONO CONVIVERE CON DUE O PIÚ ATOMI UGUALI O DIVERSI PURCHE' COMPATIBILI; E RAPPRESENTANO LA PIÚ PICCOLA PARTE DI MATERIA DELLE SOSTANZE CONOSCIUTE (una prima vera e propria "società')(*)

(*) la molecola è propriamente l'unità fondamentale della materia come la conosciamo. Ci sono però diversi modi di esistenza delle molecole, a seconda dello stato di equilibrio raggiunto dal nucleo e dalla nuvola elettronica. I gas nobili hanno lo strato più esterno di elettroni al completo e quindi la loro molecola è costituita di un solo atomo: elio, neon, argo, xeno, rado; così pure i metalli che hanno un loro particolare equilibrio elettronico: ferro, rame, piombo, oro, argento, ecc. Si dice in questi casi che la molecola è monoatomica. Gli altri elementi, in particolare quelli che nelle condizioni "normali" sono gassosi, hanno la molecola biatomica. Di ciò occorre tener conto quando si scrivono le reazioni chimiche. Per esempio è sbagliato scrivere 2 H + O = H2 O, che è la     formula chimica dell'acqua. Infatti sia l'idrogeno che l'ossigeno in natura sono biatomici e quindi si scrive:           2 H2 + O2 = 2 H2 O. Naturalmente tutto diventa più complicato quando le molecole sono composte di molti o moltissimi atomi.

Il modo di unirsi degli atomi è dettato dal numero di elettroni di valenza, cioè dal numero di elettroni che possono essere messi in comune dai componenti della molecola. In modo molto sommario ad esempio nella molecola dell'anidride carbonica CO2 il carbonio può mettere in comune 4 elettroni (ha valenza 4) e l'ossigeno 2 (ha valenza 2); ne segue che il carbonio si appropria virtualmente dei 4 elettroni appartenenti ai due atomi di ossigeno e i due atomi di ossigeno si appropriano virtualmente ciascuno di due elettroni del carbonio: l'insieme CO2 raggiunge in questo modo un equilibrio superiore a quello dei due elementi separati. Per ottenere questo risultato occorre una operazione che chiamiamo reazione di combustione (è ciò che accade quando si brucia del carbone). Tale reazione avviene con cessione di calore verso l'esterno, cioè è esotermica, e quindi infine si ottiene una molecola più stabile e del calore sensibile. L'unico problema per ora è l'ignizione, cioè la fornitura di una piccola dose di calore all'inizio per innescare la reazione, che poi prosegue per conto proprio (ci vuole un fiammifero per "accendere" il carbone)  

5,1 Miliardi anni fa circa

ANCHE QUI METAFORICAMENTE NELL'AGGREGAZIONE MOLECOLARE E POI (come vedremo) PURE NELLA CELLULARE, INFINE NEGLI ORGANISMI, C'É IL DISTURBATORE DI TURNO. UN "elemento" CHE CREA ALCUNI DISORDINI, MINA CONTINUAMENTE L'INTERNO, PROVOCANDO UN NON EQUILIBRIO DENTRO IL GRUPPO "sociale".


L'AGGREGAZIONE MOLECOLARE FORMA DUNQUE ALCUNE VOLTE SQUILIBRI, MINACCIA LA COESIONE (come le disarmonie nelle societa' umane) CHE IN QUALSIASI MOMENTO POSSONO DIVENTARE "esplodenti" QUANDO ARRIVANO AD ALCUNE SOGLIE CRITICHE DELLA SOPPORTAZIONE(*)


(In analogia accade in tutte le "famiglie" (in un atomo), in un gruppo (molecole), in un paese (cellula), in una città (organismo pluricellulare), in una nazione (popolo di organismi) ed è la distruzione; ma come vuole una legge dell'universo, spesso anche la costruzione di un nuovo "ordine" e di una nuova "società") .


CONTRARIAMENTE A QUANTO DICEVA DEMOCRITO, L'ATOMO NON É INDIVISIBILE, MA SI DIVIDE SPONTANEAMENTE LIBERANDO MOLTE ALTRE PARTICELLE PIÚ PICCOLE IN CONTINUAZIONE(**)

(*) il decadimento è di due tipi: naturale ed artificiale. E' naturale nei materiali radioattivi come l'uranio e il radio (così chiamato proprio perché produce radiazioni). E' artificiale quando il materiale di per sé stabile viene irradiato da materiali radioattivi naturali oppure in apposite macchine acceleratrici di particelle. Si producono anche materiali radioattivi che emettono radiazioni utili in medicina ad esempio per "bombardare" i tumori. Le radiazioni più comuni sono rappresentate da emissioni di raggi alfa (nuclei di elio) e di raggi beta (elettroni). Il nome di radiazione attribuito a "cose" che comunemente sono considerate materia è dovuto al fatto che tali oggetti hanno tanta energia da ricadere nel campo relativistico di equivalenza fra massa ed energia (equazione di Einstein E = m c2).

(**) il processo secondo il quale l'atomo è "fatto" di particelle (materiali o no) per molti anni fra il 1960 e il 1990 è sembrato quasi senza fine. Quasi ogni anno si ipotizzava l'esistenza di componenti sempre più piccoli e dopo qualche tempo ecco la verifica sperimentale dell'ipotesi. Oggi questa continua suddivisione dell'atomo pare avviarsi alla fine: rimangono ovviamente ancora alcuni misteri, i più nascosti e difficili da individuare, come quello rappresentato dai neutrini, i quali sono prodotti dalle stelle, compreso il Sole, e sono così numerosi e penetranti da non essere fermati neanche dalle masse dei pianeti. Il mistero attuale consiste nel capire se essi hanno o no una massa oppure se sono soltanto radiazione.


5,0 Miliardi anni fa circa

Torniamo un attimo indietro- ALCUNI ATOMI SUPERCOMPRESSI E SUPERCALDI, SI RAGGRUPPANO E DIVENTANO PIÚ PESANTI; NASCE LA POLVERE COSMICA CHE CON URTI SUCCESSIVI SI AGGREGA ANDANDO A FORMARE  DEI CORPI SOLIDI COME LA TERRA.

UNA PARTE DI QUESTA NUVOLETTA PLANETAS GASSOSA  (O NUBE COSMICA) SI ALLONTANA; LA PARTE PIÚ VICINA INVECE RESTA PIU' A  CONTATTO COL SUO "genitore" (IL SOLE) E DA LUI RICEVE  PIÚ FOTONI ( più luce)

QUELLA CHE SI ALLONTANA MOLTO RIMARRA' FINO AD OGGI GASSOSA, MENTRE UN'ALTRA  PARTE PERSASI NELLO SPAZIO ANDRÁ A ORIGINARE COMETE, AEROLITI, METEORITI, POLVERI VAGANTI.

L’astronomo olandese Jan Hendrik Oort, nato nel 1900 e laureatosi a Groninga, ha contribuito in modo preponderante alla conoscenza della struttura e della rotazione della nostra Galassia, ricoprendo il ruolo di Direttore dell’osservatorio di Leida dal 1945 al 1970. Fu un pioniere delle misurazioni, servendosi delle onde radio spaziali, e nel 1950 pubblicò la sua teoria sulle comete, con la quale afferma che il Sole è circondato da una lontana nube di materiale originato dalle comete stesse (nube di Oort).

Inoltre, la sua teoria afferma che le comete vengono occasionalmente scagliate all'interno del sistema solare a causa di perturbazioni gravitazionali provocate dalle stelle vicine. La maggior parte delle comete giovani che raggiungono l’interno del sistema solare provengono da distanze di circa 50.000 unità astronomiche (la distanza Terra-Sole rappresenta un’unità astronomica).(*)


Siccome le comete che si possono osservare annualmente sono molto numerose, ciò significa che deve esistere un enorme serbatoio di comete posto al di fuori del sistema solare: Oort ha proposto l’esistenza di una spessa coltre di materiale cometario in una zona che si trova circa 1000 volte più lontano della distanza delle orbite di Nettuno e di Plutone.

In seguito, l’astronomo olandese-americano Gerard Kuiper ha proposto l’esistenza di un anello di materiale cometario posto più vicino e giacente nel piano del sistema solare, distante solo alcune centinaia di unità astronomiche. Qualsiasi perturbazione di queste nubi cosmiche, come può esserlo il passaggio di una stella compagna, è in grado far cadere un po’ del suo materiale cometario. La teoria più accreditata sull’origine delle comete è quella secondo cui esse si sono formate contemporaneamente alla nascita del sistema solare.

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(*) l'unità astronomica U.A. è una delle tre unità di misura delle distanze adoperate dagli astronomi; le altre sono l'anno - luce e la parallasse.

1) l'U.A. corrisponde a 150.000.000 km, che è la distanza media Terra - Sole, per cui 50.000 U.A. valgono 7.500.000.000.000 km, cioè 7.500 miliardi di km. Questa unità si usa per le distanze all'interno del sistema solare.

2) l'anno - luce è la distanza percorsa dalla luce in un anno e vale 300.000 * 365 * 86400 =  9.460.000.000.000 km, cioè 9.460 miliardi di km (86.400 sono i secondi contenuti in un giorno). Come si vede la nube di Oort si trova a poco meno di un anno - luce dal Sole. Questa unità si usa per le distanze fuori del sistema solare.

3) la parallasse, simbolicamente parsec, è la distanza dalla quale il raggio dell'orbita terrestre si vede sotto un angolo di un secondo. Facendo il calcolo trigonometrico del triangolo che ha un vertice nel Sole, un altro nella Terra e il terzo nel punto di osservazione, si ha 1 parsec = 3,26 anni - luce. Come si vede questa unità di misura non è molto più grande dell'anno - luce, ma la sua definizione è piuttosto complicata e quindi è di scarso uso.

In realtà le distanze in spazio - tempo fra le galassie sono così grandi che si devono adoperare i miliardi di anni luce, per cui il parlare di distanze in senso comune ha scarso significato. 

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LA PLANETAS GASSOSA CATTURATA DALLA GRAVITAZIONE DEL SOLE SI DISPONE ATTORNO A ESSO E GLI RUOTA ATTORNO IN FORMA DI ANELLO, CHE PER FORZA CENTRIFUGA SI ALLARGA

CONTRARIAMENTE A QUANTO SI PENSAVA NEMMENO UN SECOLO FA, GLI ELETTRONI NON IRRADIANO ENERGIA MENTRE GIRANO, MA SOLO QUANDO SALTANO DA UN' ORBITA ALL'ALTRA (FU Bohr A SCOPRIRLO - Nobel 1922)

MAX PLANCK SCOPRÍ QUALCOSA DI PIÚ: QUANDO IL NUCLEO CATTURA UN ELETTRONE NON ASSORBE ENERGIA, MA LA EMETTE. ED É QUELLO CHE ACCADE ORA NELLA NOSTRA NUVOLA PLANETAS (VICINA E LONTANA).

4,9 Miliardi anni fa circa

CON LA FORZA CENTRIFUGA  L'ANELLO DI NUVOLA COSMICA PLANETESIMA SI DIVIDE IN 9 PARTI (IN VARIE ZONE) RAGGRUPPANDOSI ANCORA UNA VOLTA IN UNA COESIONE MOLTO INSTABILE PERCHE' ANCORA "GASSOSA"

LA STESSA FORZA FA ANCHE UN'ALTRA COSA IMPORTANTE: LE ALLONTANA DAL SOLE,  IN VARIE ORBITE, DISTANZIANDOLE PROPORZIONALMENTE AL QUADRATO DELLA DISTANZA DELLA PRIMA ORBITA.

LA GRAVITAZIONE UNIVERSALE LE HA DISTRIBUITE IN UN MODO ESATTO (Es. BUTTATE UN SASSO IN UNO STAGNO, LE ONDE IN FUGA VERSO L'ESTERNO SEGUONO LE STESSE LEGGI MATEMATICHE); PERFINO GLI ANELLI DI QUELLA SPIRALE CHE E' PRESENTE  IN UNA CONCHIGLIA MARINA,  SEGUE UNA FORMULA MATEMATICA ABBASTANZA COMPLESSA, DIFFICILE DA RIPRODURRE IN UN DISEGNO.

4,8 Miliardi anni fa circa

UNA DI QUESTE NUVOLE CATTURANDO ELETTRONI SI RAFFREDDA E SI TRASFORMA IN ALTRI ELEMENTI. É LA PRIMA NUVOLA MOLTO DENSA CHE GIRA IN ORBITA INTORNO AL SOLE

DA QUESTA PRIMA NUVOLETTA, ORMAI DIVENUTA PESANTE, NASCE LA PRIMA MASSA CONSISTENTE CHE SI PONE ALLA DISTANZA MEDIA DI 50 MILIONI DI KM: E' MERCURIO, IL PRIMO PIANETA DEL "SISTEMA"

LA SECONDA NUVOLETTA DIVENUTA ANCH'ESSA PESANTE, SI FERMA A CIRCA 100 MILIONI DI KM, E QUI INIZIA LA SUA ORBITA QUASI CIRCOLARE ATTORNO AL SUO ASTRO: É IL SECONDO PIANETA: VENERE

UN' ALTRA NUVOLA AGGREGA LA SUA POLVERE ORMAI SEMPRE PIÚ PESANTE E SI DISPONE A 150 MILIONI DI KM: É LA NOSTRA TERRA. IN UNA POSIZIONE ORBITALE, COME VEDREMO, IDEALE PER IL DECADIMENTO DI UNA SERIE DI ATOMI

QUESTA, ANCORA IN FORMA DI NEBULOSA GIRANDO SU SE STESSA PERDE UNA PICCOLA PARTE, UNA 81ma PORZIONE, CHE SI PONE IN UN'ORBITA A CIRCA 380 MILA KM E INIZIA A GIRARLE ATTORNO: E' LA LUNA!

4,7 Miliardi anni fa circa

VIA VIA SEGUENDO LA LEGGE DELLA GRAVITAZIONE, SI DISPONGONO NELLE LORO ORBITE ALTRE NUVOLE PLANETAS; SONO I FUTURI PIANETI: MARTE, GIOVE, SATURNO, URANO, NETTUNO, PLUTONE. 
CE NE SONO FORSE ALTRI, MA SONO COSI' PICCOLI CHE NE IGNORIAMO L'ESISTENZA. MA UNO DI QUESTI LO ABBIAMO SCOPERTO FIN DAL 1801, E' CERERE, CHE NON E' UN GRANDE SASSO, MA HA UN DIAMETRO DI 950 CHILOMETRI; POTREBBE CONTENERE UNA INTERA ITALIA IN OGNUNO DEI SUOI DUE  EMISFERI.
LA SUA ORBITA SI TROVA FRA MARTE E GIOVE.(*) 

CHI É PIÚ VICINO PARADOSSALMENTE SI RAFFREDDA, PERCHE' PERDE ENERGIA, CHI É PIÚ LONTANO (NON AVVENENDO LE MUTAZIONI FOTONICHE) RIMANE CON LA PROPRIA MASSA E CON UNA DENSITA'  MOLTO DIVERSA

QUELLO DELLA NOSTRA STELLA NON FU UN EVENTO UNICO NELL'UNIVERSO, AD ALTRI AMMASSI DI NEBULOSE ACCADDE LA STESSA COSA; ATTORNO SI FORMARONO SISTEMI PLANETARI UGUALI AL NOSTRO.

LA PRIMA CONFERMA CI VIENE IL 6 OTT.1995: NELLA COSTELLAZIONE DI PEGASO, A 10 ANNI - LUCE DA NOI, Mayolor E Queloz HANNO INDIVIDUATO AL TELESCOPIO UN PIANETA GRANDE QUANTO GIOVE.(**)

(*) fra Marte e Giove si trova una miriade di piccoli (rispetto ai pianeti) corpi rocciosi o metallici chiamati asteroidi. Essi formano quasi una cintura con orbite solitamente indipendenti. Tuttavia per effetto del continuo variare delle intensità delle forze di attrazione dei pianeti e delle mutue azioni fra loro, saltuariamente gli asteroidi possono uscire dalle traiettorie di equilibrio dinamico e si precipitano verso le regioni più interne del sistema solare. Nel lontano passato Sole, Mercurio, Venere, Terra, Luna hanno fatto le spese delle spedizioni punitive degli asteroidi. Oggi gli astronomi ne hanno catalogato oltre 4.000 registrandone le traiettorie in vista di un possibile viaggio verso di noi. Altri asteroidi si trovano in due gruppi (gruppo Greco e gruppo Troiano) che seguono la stessa orbita di Giove, uno davanti e l'altro dietro il pianeta formando un triangolo equilatero. Un altro sciame di asteroidi si trova su orbite esterne al pianeta Plutone (fascia di Kuiper). Altri numerosissimi frammenti si trovano intorno a Saturno e a Urano formando i ben noti anelli.

Sulla nascita degli asteroidi esistono almeno tre teorie: 1) si sono formati in modo del tutto analogo a quello dei pianeti maggiori; 2) sono stati catturati dal Sole in antichissime "collisioni" con altri sistemi stellari; 3) sono i resti di pianeti disgregati poco dopo la loro formazione per effetto delle attrazioni gravitazionali opposte dei pianeti giganti e del Sole.

(**) le scoperte di pianeti extrasolari si susseguono con continuità: alla data di luglio 2002 sono ormai più di 70, anche se non tutti confermati (la conferma consiste nell'avvistamento da parte di più astronomi appartenenti a strutture scientifiche diverse).

4,6 Miliardi anni fa circa

MA LASCIAMO ORA GLI ALTRI CORPI CELESTI E OSSERVIAMO LA NS. TERRA CHE INIZIA LA SUA ORBITA PERMANENTE INNESCANDO A UNA IDEALE DISTANZA DAL SOLE VARI PROCESSI FISICI CHE MUTERANNO LA SUA STRUTTURA

I PROCESSI SONO ANCORA DI FISSIONE, CIOÉ DI SPACCATURA CON EMISSIONE DI ENERGIA, CHE INDEBOLISCONO SEMPRE DI PIÚ GLI ATOMI INTERNI, CHE DI ENERGIA NE PERDONO CONTINUAMENTE

AVVIENE IL PROCESSO DELLA IONIZZAZIONE, ESTRAZIONE DA UN ATOMO DI UNO O PIÚ ELETTRONI; QUESTI RESTANO COSÍ LIBERI E VAGANTI; ENTRANO O ESCONO DA ALTRI ATOMI NEUTRI VICINI E LI MUTANO IN ENTRAMBI I CASI

4,5 Miliardi anni fa circa

QUESTA NS. NEBULOSA PLANETESIMA È AVVANTAGGIATA RISPETTO AD ALTRE, PERCHÉ PERMETTE DI PERDERE MOLTE PARTICELLE DI ELEMENTI VOLATILI E NON PERDERNE NESSUNA DELLE PESANTI

ACCADE QUESTO: CHE LA FUCINA INTERNA RIESCE A PRODURRE CIÓ CHE INVECE IL SOLE CON LE SUE RADIAZIONI DISTRUGGE ALL' ESTERNO. DIVENTA UN IDEALE EQUILIBRIO ATOMICO, QUINDI TERMICO

NELL' ORBITARE ATTORNO AL SOLE LA TERRA RUOTA ANCHE SU SE STESSA. QUESTO MOVIMENTO NEL CORSO DI 100 MILIONI DI ANNI, FARA' PRECIPITARE NEL SUO CENTRO GLI ELEMENTI PIÚ PESANTI, CHE HANNO UN GRANDE NUCLEO, UNA GRANDE MASSA, COME GLI ELEMENTI  RADIOATTIVI.
GLI ELEMENTI RADIOATTIVI DEL NUCLEO INTERNO, FONDONO IL MATERIALE CIRCOSTANTE PROGRESSIVAMENTE; SI FORMERA' UN NUCLEO CENTRALE SOPRATTUTTO DI FERRO E DI NICHEL.
ALL' ESTERNO SI FORMERA' IN SEGUITO UN MANTELLO DI SILICIO, MAGNESIO, ALLUMINIO;  UNA CROSTA ABBASTANZA CONSISTENTE CIRCONDATA DA UNA TROPOSFERA FATTA DI AZOTO (78%) E DI OSSIGENO (20,9%)(*)


ALCUNI ATOMI DIVENTANO STABILI SE I PROTONI, I NEUTRONI E GLI  ELETTRONI HANNO UN CERTO RAPPORTO DI EQUILIBRIO, DIVENTANO INSTABILI SE HANNO INVECE IN ECCESSO ALCUNE DI TALI PARTICELLE

LA TERRA HA QUESTO PARTICOLARE EQUILIBRIO: EMETTE ENERGIA DALLE TRASMUTAZIONI ALL'INTERNO CHE VANNO COSI' A MUTARE ATOMI ALL' ESTERNO, CHE A LORO VOLTA DIVENTANO STABILI(**)

(*) è questa la proporzione attuale della nostra atmosfera, vicino al suolo, dei due gas più abbondanti; sia l'uno che l'altro però diminuiscono al crescere della distanza dal livello del mare: già a ventimila metri l'ossigeno è quasi scomparso. A quote maggiori diventa prevalente l'idrogeno sempre più rarefatto. A 300 km di quota (dove ruotano numerosi satelliti artificiali) l'atmosfera è praticamente assente.

Difficile dire quale fosse la composizione dell'atmosfera primordiale: sicuramente mancavano l'ossigeno (che fu prodotto dai primi organismi viventi) e il vapore d'acqua (che fu prodotto dai vulcani); erano di certo presenti il metano e altri idrocarburi perché erano abbondanti sia l'idrogeno che il carbonio in forma gassosa.

(**) ancora oggi una parte del calore interno della Terra è prodotto da fissioni nucleari lente che avvengono nelle rocce radioattive, cioè che contengono uranio (l'uranio è un componente normale dei graniti che sono rocce eruttive, cioè portate in superficie dalle eruzioni vulcaniche).  

4,4 Miliardi anni fa circa

INIZIA ORA LA DIFESA DAI BOMBARDAMENTI FOTONICI SOLARI: ALCUNI ATOMI CON LE TRASMUTAZIONI HANNO CREATO I GAS STABILI E QUESTI FORNISCONO UNA OTTIMA PROTEZIONE, PERCHE' DIFENDONO ALTRI ATOMI DAI BOMBARDAMENTI(*)

(*) in questo senso è tipica la formazione nella nostra atmosfera dell'ozono che costituisce una barriera rispetto ai raggi ultravioletti che giungono dal Sole. L'ozono è una forma particolare di ossigeno: la sua molecola è costituita di tre atomi di ossigeno anziché di due per cui è rappresentato dal simbolo O3. Esso si forma normalmente durante le scariche elettriche dei fulmini ed è eliminato (riportandolo allo stato di O2) da composti chimici quali ad esempio i cloro - fluoro - carburi (CFC) utilizzati nei compressori dei frigoriferi e nelle bombolette di vernici e altri prodotti simili.

I raggi ultravioletti danneggiano i vegetali e su di noi hanno l'effetto di produrre mutazioni genetiche delle cellule della pelle che chiamiamo tumori. Dal punto di vista industriale vengono usati per sterilizzare l'acqua e i ferri chirurgici in quanto "uccidono" microbi e batteri.

4,3 Miliardi anni fa circa

FRA TANTE AGGREGAZIONI E CATTURE DI PARTICELLE, MOLTI ATOMI SONO RIUSCITI AD ATTRARRE 8 ELETTRONI, 2 NELLA 1ma ORBITA, 6 NELLA 2nda: E' L' OSSIGENO, CHE VA AD AVVOLGERE  LA TERRA CON UNA PERCENTUALE CHE IN SEGUITO ARRIVERA' FINO AL  20,9%

LA PROTEZIONE FA ARRIVARE LE RADIAZIONI SOLARI SMORZATE; INIZIA UN ALTRO PROCESSO NEGLI ATOMI; ALCUNI SI AGGREGANO AD ALTRI COMPATIBILI, E SENZA DISTRUGGERSI VANNO A FORMARE COMPOSTI

E' LA FINE DELLA FISSIONE NUCLEARE, CIOE' LA SCISSIONE - SPACCATURA DEGLI ATOMI: HA INIZIO L'UNIONE NUCLEARE DI ATOMI LEGGERI PER FORMARE UN AGGREGATO PIU' PESANTE.

4,2 Miliardi anni fa circa

AVVIENE IL "PRIMO MATRIMONIO A TRE", DUE ATOMI DI IDROGENO (GIA' DA TEMPO UNITI IN MOLECOLA ) CON UNO DI OSSIGENO: E' UNA UNIONE IDEALE ! E' NATA INFATTI L' ACQUA

4,1 Miliardi anni fa circa

INIZIA L' EVOLUZIONE CHIMICA SOLLECITATA DALLE RADIAZIONI SOLARI E DA SCARICHE ELETTRICHE CHE I GAS EMETTONO NELLA PARTE PIU' ALTA DELL'ATMOSFERA: NELLA IONOSFERA

4,0 Miliardi anni fa circa

NELLA ZONA PIU' ALTA, UN GAS, L'AZOTO STABILE 14, CON LE CONTINUE RADIAZIONI COSMICHE DISTURBATRICI CHE RICEVE, VA A CREARE L'IMPORTANTE ISOTOPO RADIOATTIVO DEL CARBONIO 14.

3,9 Miliardi anni fa circa

PASSANO 100 MILIONI DI ANNI E NELLA TROPOSFERA, ATOMI DI IDROGENO, METANO, PIU' CALORE E VAPORE ACQUEO SCATENANO URAGANI IMMANI, FULMINI A MILIONI DI volt SQUARCIANO I CIELI..........MA SPACCANO ANCHE GLI ATOMI PIU' SEMPLICI

3,8 Miliardi anni fa circa

PER EFFETTO DEI MOTI D'ARIA DI QUESTI SQUARCI APOCALITTICI, ATOMI DI CARBONIO PASSANO CONTINUAMENTE DALL' ATMOSFERA ALLA BIOSFERA DOVE CREERANNO CON ALTRI ELEMENTI (con i gas) I PRIMI COMPOSTI ORGANICI

3,7 Miliardi anni fa circa

FRA I VARI COMPOSTI CHE NASCONO  (SONO ORA MOLECOLE- GRAPPOLI DI ATOMI DI ELEMENTI DIVERSI) SPICCA FRA TUTTI, L'AMMONIACA, UN COMPOSTO CHE DOMINA LA TERRA, E HA UNA CARATTERISTICA: EVAPORANDO LA RAFFREDDA

3,6 Miliardi anni fa circa

L'AMMONIACA SI E' FORMATA UNENDO TRE ATOMI DI IDROGENO E UN ATOMO DI AZOTO (SARA' CHIAMATA COSI' DAGLI EGIZIANI MUTUATO DAL DIO AMMON PER UNA RAGIONE MOLTO VITALE - IL SALE ALIMENTARE)

3,5 Miliardi anni fa circa

(ADORANDO IL LORO DIO, BRUCIAVANO STERCO DI CAMMELLO; SULLE PARETI DEI CAMINI L'EVAPORAZIONE CREAVA CRISTALLI DI SALI D'AMMONIO, USATI IN ALIMENTAZIONE CON I BENEFICI BEN NOTI PER LA TIROIDE: E' QUESTA A PRODURRE UN IMPORTANTE AMMINOACIDO: LA TIROSINA)

3,4 Miliardi anni fa circa

UNA MOLECOLA DI AMMONIACA, SE PRENDE UN ALTRO ATOMO DIVENTA UN SALE (L'AMMONIO), SE LO PERDE DIVENTA UN' AMMINA; ATTENZIONE! E' IL PRIMO COMPOSTO CHIMICO DETTO "ORGANICO"!

3,3 Miliardi anni fa circa

DI AMMINE SE NE FORMANO DIVERSE CON LE TEMPESTE MAGNETICHE SOLARI, ALCUNE  HANNO SOLO UN NUCLEO (NUCLEICI) ALTRI UN EDIFICIO PIU' COMPLESSO; DIVERRANNO I PREZIOSI AMMINOACIDI (20!)

3,2 Miliardi anni fa circa

 QUESTE AMMINE SUBISCONO MUTAZIONI IN BASE ALLE RADIAZIONI CHE RICEVONO; UNA SARA' MOLTO IMPORTANTE IN FISIOLOGIA UMANA, IL BIOGENE, CHE PRESIEDE ALLA CONDUZIONE DI IMPULSI NERVOSI NELL' ORGANISMO VITALE.

3,1 Miliardi anni fa circa

E' IL MOMENTO DELLA TRANSIZIONE TRA LA MATERIA COSIDDETTA INANIMATA E GLI ORGANISMI PRIMITIVI. RAGGI ULTRAVIOLETTI, RADIAZIONI VARIE, CALORE, SCARICHE ELETTRICHE VANNO A CREARE  LA SINTESI

La temperatura della crosta terrestre è scesa sotto i cento gradi, il vapore acqueo si è condensato formando l'idrosfera che copre quasi tutto il globo. L’energia e la luce del Sole hanno contribuito a formare i primi amminoacidi, costituenti essenziali della materia  vivente. La tappa successiva può essere stata la formazione nell'acqua marina di procarioti, organismi unicellulari anaerobici, cioè di batteri che per il proprio metabolismo non usano l'ossigeno (ancora assente nell'atmosfera). Questi organismi anaerobici si sono evoluti nei cianobatteri, alghe verde-azzurre unicellulari in grado di liberare l'ossigeno dell'acqua e di fissare l'anidride carbonica atmosferica nei carboidrati, cioè negli zuccheri, secondo la reazione: 

6CO2 + 6 H2O = 6O2 + C6H12O6 (1)

La fotosintesi, catalizzata dalla presenza di clorofilla, è una reazione endotermica effettuata a spese dell’energia solare. Pertanto l’energia solare è trasformata in energia chimica contenuta negli zuccheri. Nei processi connessi alla respirazione, la cellula usa PARTE di questa energia chimica per i propri processi vitali. Gli zuccheri sono infatti ossidati nella reazione esotermica: 

6O2 + C6H12O6 = 6CO2 +6 H2O (2)

Questa energia permette alla cellula di ristrutturare chimicamente i carboidrati formando nuovi composti, fabbricare tessuti strutturali, tessuti di riserva ecc. Quando la cellula muore la sua sostanza organica si decompone secondo la reazione (2) e l’anidride carbonica rientra nel ciclo globale, oppure la sostanza organica finisce nel terreno come fossile. In questo modo una parte dell'ossigeno prodotto nella reazione (1) non è consumato e finisce nell’atmosfera la cui composizione cambia gradualmente in milioni di anni, in particolare con la comparsa di organismi pluricellulari (eucarioti) come le piante. Si noti che le piante terrestri e le alghe marine contribuiscano alla funzione clorofilliana ognuna per circa il 50%. 


3,0 Miliardi anni fa circa

SINTESI detta "ABIOTICA": AGGREGAZIONE MOLECOLARE DELLE SEGUENTI SOSTANZE INORGANICHE: idrogeno, metano, ammoniaca, vapore acqueo, acetilene, acido cianidrico. E' L'ATTIMO CHE PRECEDE QUELLA CHE CHIAMIAMO  VITA



(COME VEDREMO PIU' AVANTI, IN LABORATORIO NELLE STESSE CONDIZIONI DI AMBIENTE SI E' CONSTATATA LA LORO RIPRODUZIONE (è Sanger, 2 Nobel, 1958, 1980, che la scopre e dà l'avvio alla biologia molecolare)


ECCO FORMARSI CON QUESTI "MATTONI" LE PRIME CATENE, CHE UNITE A MOLECOLE DI ACIDO FOSFORICO CON ZUCCHERI (RIBOSIO) DARANNO POI VITA A DELLE MOLECOLE PARTICOLARI, CIOE' AL DNA E ALL' RNA.



NASCONO LE QUATTRO MOLECOLE FONDAMENTALI, L'ADENINA, LA CITOSINA, LA GUANINA, LA TIMINA + L'URIDINA. SONO LE BASI CHE COSTITUISCONO GLI ACIDI NUCLEICI CON UNA STRUTTURA BEN PRECISA

L'ADENINA AD ESEMPIO E' UNA MOLECOLA A FORMA DI ESAGONO; NELL' ANGOLO IN ALTO 2 ATOMI DI IDROGENO E UNO DI AZOTO, E ALTRI DUE ATOMI DI AZOTO NELL'ANGOLO SX E IN QUELLO IN BASSO

SARANNO QUESTE MOLECOLE CHE NEL DNA ANDRANNO FRA POCO A FORMARE I GENI CHE POI LO STESSO DNA ANDRA' A DIVIDERE E A DUPLICARE NEL MOMENTO DELLA SUA UNIONE (O DIPENDENZA) ALL'' RNA (CHE E' POI QUELLO CHE GLI RIFORNISCE I MATERIALI ). L'UNO FA L'INGEGNERE COSTRUTTORE, L'ALTRO FA IL MANOVALE CHE TRASPORTA I MATTONI E ALTRI MATERIALI EDILI


E PER CAPIRE CHE COSA E' UN GENE PENSIAMO A UN FITTO TESTO SCRITTO CON UN ALFABETO DI QUATTRO LETTERE: CON QUESTO SISTEMA DI SCRITTURA IL DNA FORMA UNA INTERA ENCICLOPEDIA

UNA ENCICLOPEDIA FORMATA DA MIGLIAIA DI VOLUMI. E INFATTI, L'INSIEME DEI FRAMMENTI DI UN SEGMENTO DI DNA PRODOTTO DA UN ENZIMA ORDINATO-CLASSIFICATO, SI CHIAMA "LIBRERIA DNA"

"UN TESTO CON CIRCA 3 MILIARDI DI CARATTERI,  IL DNA CON QUESTI FA DELLE FRASI (i geni): E IDENTIFICARE I GENI SIGNIFICA "LEGGERE" QUESTE FRASI, COSA MOLTO COMPLESSA, MA NON IMPOSSIBILE OGGI" (R. Dulbecco)

DIFFICILE A NOI, MA NON ALLE CELLULE: QUESTE NON HANNO PROBLEMI, PERCHE' CONOSCONO L'INTERO VOCABOLARIO. OGNI PROTEINA HA UNA SUA INCONFONDIBILE PAROLA CHIAVE

SIGNIFICA CHE LA CELLULA IN BASE ALLE INFORMAZIONI PROCURA TUTTO L'OCCORRENTE PER FAR COSTRUIRE LA PROTEINA CHE  NECESSITA AL DNA PER POTER SVOLGERE IL SUO  PARTICOLARE LAVORO.

IL DNA SI DISPONE A FORMA DI DOPPIA ELICA QUASI ABBRACCIATO ALL' RNA E SI INCARICA DELLA DUPLICAZIONE DEI COMPOSTI MOLECOLARI, CHE LO SPECIALISTA RNA  GLI HA PORTATO  A DOMICILIO

LO SPECIALISTA E' APPUNTO L' RNA, IL TRANSFERT, MEGLIO CONOSCIUTO, PER QUESTO TIPO DI LAVORO, COME IL "MESSAGGERO". L'IMPORTANZA DI ENTRAMBI E' ENORME NELLA VITA CHE ORA PRENDE " FORMA"
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Molto prima di dimostrare che il DNA è il depositario dell’informazione genetica, gli studiosi erano consci che questa funzione doveva risiedere su molecole specifiche. Infatti postularono che il materiale responsabile dell’ereditarietà avrebbe dovuto possedere almeno 3 caratteristiche fondamentali:
1) doveva contenere l’informazione in modo stabile, informazione riguardante struttura, funzione, sviluppo e riproduzione delle cellule di un organismo;
2) doveva essere in grado di replicare accuratamente, in modo che le cellule figlie avessero la stessa informazione genetica della cellula parentale;
3) doveva inoltre essere in grado di cambiare, in quanto senza mutazione gli organismi non potrebbero adattarsi e non si verificherebbe alcuna evoluzione.

La maggior parte degli organismi possiede il DNA come materiale genetico, che invece in alcuni virus è costituito da RNA. L’RNA, o acido ribonucleico, non è presente in alcun organismo procariotico o eucariotico come fonte d’informazione.

Sia il DNA che l’RNA sono macromolecole il cui peso è pari ad alcune migliaia di dalton (Da). Per fare un paragone, alcune molecole essenziali al funzionamento cellulare - come zuccheri e aminoacidi - pesano da una a poche centinaia di Da. Inoltre, DNA e RNA sono polimeri, composti da unità monomeriche dette nucleotidi. Dopo la proposta della struttura chimicofisica a doppia elica del DNA (1953), fu chiarita la natura molecolare dei geni, anche se restava da scoprire la loro organizzazione e non erano ancora noti i dettagli circa la loro replicazione e la loro espressione.

Solo a partire dagli anni ‘60 si cominciò a comprendere appieno il funzionamento del DNA come depositario dell’informazione genetica, quando furono intrapresi i primi studi sulla RNA polimerasi, sull’RNA messaggero e sulla sua traduzione in molecole proteiche. Gli studi culminarono nel 1966 con la comprensione del codice genetico dovuta a Niremberg, Ochoa e Khorana. Le successive ricerche dimostrarono che il codice genetico è universale, identico dal batterio all’uomo, e questo fatto depone decisamente a favore dell’origine di tutti gli organismi viventi da una singola linea cellulare attraverso un unico processo di evoluzione chimica. 

A proposito del codice genetico, il DNA rappresenta il software, contiene cioè l’informazione necessaria alla sintesi proteica; le proteine sono invece l’hardware, gli elementi che vanno a formare l’impalcatura della cellula, mettendo così a frutto l’informazione contenuta nel DNA. Il flusso dell’informazione genetica passa dal DNA all’RNA e dall’RNA alle proteine. È questo il dogma attuale e centrale della biologia, che come tutti i dogmi non è perenne in quanto, da pochi anni, si è scoperto che in certi RNA-virus il processo può essere inverso. 

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(nota del Dr. Giovanni Farace)

L’ipotesi di Stanley Miller sull’origine della vita a partire degli aminoacidi (e quindi dalle proteine) oggi non è più considerata molto attendibile. Tra le tante teorie, negli anni ’80 fu proposto (da Leslie Orgel e Francis Crick, premio Nobel nel 1953) che non le proteine, ma gli acidi nucleici, in particolare i “ribozimi” (da ribo-, suffisso indicante lo zucchero ribosio del Rna, e -zima, il suffisso che indica un enzima) chiamati collettivamente Rna catalitico, erano i precursori della vita. Il motivo è che i ribozimi possono formarsi spontaneamente in modo più facile delle proteine. Una volta formato, il ribozima può tra l’altro sintetizzare in due passaggi una copia se stesso, cosa che non può la proteina, come sopra spiegato. I ribozimi inoltre:

- Contenevano direttamente informazione da passare alle “molecole figlie” (cosa preclusa alle proteine)

- Potevano replicarsi autonomamente (senza bisogno delle proteine, almeno fino all’avvento del Dna),

- Potevano mutare abbastanza facilmente.

Erano insomma un mondo autonomo, al contrario delle proteine che essendo troppo stabili e poco plastiche evolutivamente, avrebbero avuto il ruolo da coprotagonisti (ma più tardi!) nella storia della vita. Le proteine sono arrivate dopo per stabilizzare gli Rna, e dopo ancora sono nati i primi enzimi, forse la Trascrittasi inversa che trasformava Rna in Dna, originando la vita come oggi la conosciamo. Ci sono oggi molte prove sul ruolo fondamentale dei ribozimi negli organismi attuali, ma l'ipotesi degli aminoacidi è ancora proposta dai (e ai) non strettamente addetti ai lavori perché difesa strenuamente negli anni da Miller, cui non andava giù la proposta di Orgel e Crick, perché scalzava la biochimica in favore della biologia molecolare.


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IN QUESTO LAVORO DI TRASPORTO, DI COSTRUZIONE E DI ASSEMBLAGGIO SIA NELL' RNA (quando produce e trasporta) CHE NEL DNA (che assembla) AVVENGONO ANCHE DEGLI ERRORI. SBAGLIANO IL LAVORO SIA L'UNO CHE L'ALTRO

ALLE VOLTE SBAGLIA IL DNA,  ALTRE VOLTE L'RNA. (ALLE VOLTE É L'AUTORE DI UN TESTO A SBAGLIARE E LA TIPOGRAFIA A CORREGGERE, ALTRE VOLTE E' LA TIPOGRAFIA CHE SBAGLIA IL TESTO DELL'AUTORE)

E PROPRIO COME IN UN TESTO SPESSO ALCUNE LETTERE MANCANTI NON FANNO CAMBIARE IL SIGNIFICATO DELLA PAROLA O DELLA FRASE, MA ALTRE VOLTE INVECE STRAVOLGONO IL VOCABOLO, CHE SIGNIFICA BEN ALTRO. 
 ANCHE QUESTO AVVIENE NEL DNA: NELLA DUPLICAZIONE ALCUNE "LETTERE" SBAGLIATE VANNO A FORMARE COSE INSIGNIFICANTI E QUINDI IL PRODOTTO FINALE NON NE RISENTE, MA ANCHE "COSE" CHE ALLE VOLTE STRAVOLGONO L'INTERA COSTRUZIONE O UNA PARTE DI ESSA.

2,9 Miliardi anni fa circa

ACIDI (SALI) E AMMINE (BIOGENE) INIZIANO A CREARE MACROMOLECOLE MOLTO DIVERSE  E MOLTO COMPLESSE, A COSTRUIRE CIOÉ I PRIMI VERI E PROPRI MATTONI: L'INSIEME DEI PREZIOSI 20 AMMINOACIDI (NH2-COOH) DI CUI SIAMO COMPOSTI


SI FORMA COSI' UN "BRODO" DI COMPOSTI ORGANICI, SEMPRE PIU' COMPLESSO, CHE VA A COSTRUIRE CON ALTRE MOLECOLE I PRIMISSIMI MISCUGLI ELEMENTARI PER LA VITA NEL PIANETA


AVVIENE UN FENOMENO PRODIGIOSO: ACCANTO AI PRIMI PROTIDI CHE SONO POI DEGLI ZUCCHERI, NASCONO GLI AMIDI, CHE DIVENTANO ANCH'ESSI ZUCCHERI, MA SOLO SE TRATTATI CON ACIDI (E QUESTI ORA ABBONDANO SUL PIANETA)

2,8 Miliardi anni fa circa

MA NON BASTANO ALLA VITA ZUCCHERI E AMIDI, ED ECCO NASCERE LE ALBUMINE, MEGLIO CONOSCIUTE COME  PROTEINE SEMPLICI CHE PER IDROLISI COMPLETA (SCISSIONE DI UN COMPOSTO CHIMICO NELL'ACQUA) DANNO GLI AMMINOACIDI PIU' NOTI; CHE SONO I "MATTONI" E IL "CEMENTO"  DELLA STRUTTURA DELLE FUTURE CELLULE.

i testi della parte tecnica-scientifica - e le note- sono state passare al vaglio dal Prof. Ing. GIOVANNI CARUSO - (elementi di Meccanica, Idraulica, Meccanica Celeste, Astrofisica, Termodinamica, Ing.Navale) IL SUO SITO http://web.tiscali.it/vanni_38/

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