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La micrite ci spiega l’evoluzione della vita dopo l’estinzione dei dinosauri

Secondo un nuovo studio, l’impatto dell’asteroide che ha ucciso la maggior parte dei dinosauri, 66 milioni di anni fa, ha anche creato le condizioni per la proliferazione dei microbi oceanici. In microscopici cristalli di roccia, sono state trovate le prove che enormi fioriture di alghe e batteri fotosintetici coprivano gli oceani del mondo, fornendo cibo a creature marine più grandi, subito dopo il cataclisma. Nel 2016,  nel Golfo del Messico perforando il cratere Chicxulub, cicatrice lasciata dall’impatto dell’asteroide, sepolta sotto il fondo del mare, sono stati scoperti sedimenti ,depositati immediatamente dopo l’impatto, ricchi di micrite, un minerale di carbonato di calcio. Il carbonato di calcio precipita negli oceani del mondo: i coralli e il plancton ne formano scheletri, i microbi come i batteri lo producono e può anche formarsi direttamente dall’acqua di mare. La scoperta è stata un déjà-vu per Timothy Bralower, geologo marino della Pennsylvania State University, University Park.                             Nel 2001, Bralower e suoi colleghi avevano individuato la micrite nelle rocce dell’Oceano Pacifico occidentale che risalivano al momento dell’impatto. “Quando abbiamo visto ,- dice Bralower-, questo strato micrite nel cratere, siamo andati a ‘bingo”. L’avevamo già visto. ” In effetti, le rocce raccolte da 31 siti in tutto il mondo contengono uno strato di micrite che ha 66 milioni di anni, se ne rese conto Bralower, quando esaminò attentamente la sua vasta collezione di campioni di roccia montati su vetrini da microscopio. “Lo vediamo , -ha aggiunto a mo’ di ulteriore conferma- in tutti gli oceani”. Per capire come si è formato la micrite, Bralower e suoi colleghi– hanno ingrandito i minerali usando microscopi elettronici. Hanno scoperto che i suoi cristalli erano spesso composti da microcristalli ancora più piccoli a forma di romboedro a sei facce o scalenoedri con più di otto lati. “I ricercatori precedenti, -dice ancora Bralower– non avevano visto queste strutture perché non ingrandivano abbastanza. “I microcristalli sono notevolmente simili ,- riportano Bralower e colleghi– al carbonato di calcio prodotto dai batteri dei nostri giorni, e quindi la maggior parte della micrite è probabilmente di origine biologica”. La vita che ha creato questo minerale noto come micrite,- suggeriscono i ricercatori-, era probabilmente parte di una “comunità microbica sopravvissuta” emersa all’indomani dell’impatto. Oltre a spazzare via così tanta vita sulla terraferma, l‘impatto ha decimato anche gli ecosistemi oceanici. La roccia vaporizzata ha portato ad un accumulo di acido solforico che è piovuto sugli oceani insieme a metalli tossici come piombo e mercurio. Più del 90% del fitoplancton marino,- hanno dimostrato i ricercatori- si è estinto. “Eppure, quella distruzione, -dice Julio Sepúlveda, biogeochimico dell’Università del Colorado-, ha anche aperto la strada ai nuovi arrivati. Boulder, che non è stato coinvolto nella ricerca, puntualizza: “Se elimini un gruppo importante da un ecosistema, hai una nicchia ecologica vuota”. Quei nuovi arrivati, altre alghe e batteri fotosintetici -dice ancora Bralower-, erano “pronti a conquistare il mondo”. Poiché proliferavano in fioriture oceaniche, avrebbero agito loro stessi come fonte di cibo, per animali più in alto nella catena alimentare, come krill e gamberetti, suggeriscono sempre Bralower e colleghi. Ed hanno lasciato la prova della loro esistenza sotto forma di micrite. Vale la pena, suggeriscono infine questi ricercatori, scavare più nel passato per cercare fioriture simili dopo altre estinzioni di massa.                            “Guardare, per esempio, -aggiunge infine Bralower- l’estinzione del Permiano 252 milioni di anni fa, quando un enorme cataclisma, ha ucciso più del 90% delle specie del pianeta, sarebbe un buon punto di partenza . Scommetto che guardando alla fine del Permiano, troverei queste strutture anche lì.”

Nuovi rimedi per il tumore al seno

Ricercatori USC hanno individuato un rimedio per contrastare una proteina che aiuta la diffusione metastatica del cancro al seno, tra le principali cause di morte per le donne.

Lavorando alle cellule staminali all’USC nella Keck School of Medicine offrono una nuova soluzione per sopprimere il cancro della metastasi nei polmoni.

È positiva per i pazienti con carcinoma mammario triplo negativo (TNBC) – il tipo più letale – e comprende il 20% dei casi di cancro al seno, particolarmente difficile da trattare.

Sviluppa perciò un intenso interesse trovare nuovi trattamenti per TNBC.

“Per questo sottotipo di tumore al seno, sono disponibili poche scelte di trattamento per le metastasi target e, tipicamente, questi trattamenti sono di alta tossicità, – ha detto Min Yu, professore di biologia delle cellule staminali e medicina rigenerativa, investigatore all’Eli e Edythe Broad Center (medicina rigenerativa) e (ricerca sulle staminali) all’USC e l’USC Norris Comprehensive Cancer Center- per cui una migliore comprensione delle cellule tumorali e delle loro interazioni con organi e tessuti, aiuterebbe.”

 

Ricercatori USC confezionarono un farmaco per combattere il cancro al seno, con minuscole particelle di lipidi (i mattoni del grasso). Iniettate nei topi, le particelle rilasciarono il farmaco nel tessuto tumorale, riducendo i tumori metastatici nei polmoni.

Nel laboratorio di Yu, Oihana Iriondo e colleghi, inibendo una proteina chiamata TAK1

meccanismo d’azione della TAK1

la molecola che potrebbe debellare le metastasi ai polmoni

, riducevano le metastasi polmonari nei topi con TNBC . (Il TAK1 permette alle cellule maligne del seno di sopravvivere nei polmoni e formare nuovi tumori metastatici).

 

Le metastasi sono la causa più comune di morte correlata al cancro. Un potenziale farmaco, chiamato 5Z-7- Oxozeaenol o OXO, può inibire il TAK1 e presumibilmente rende molto più difficile per le cellule di cancro al seno di formare metastasi polmonari. OXO non è stabile nel sangue e pertanto non funzionerebbe nei pazienti.

 

Per superare l’ostacolo, Yu e suoi collaboratori hanno sviluppato una sinergia con il laboratorio di Pin Wang – USC Viterbi School of Engineering-. La squadra di Wang ha sviluppato una nanoparticella – composta da una minuscola sacca di grasso – che funziona come una bomba intelligente per trasportare la droga attraverso il flusso sanguigno e consegnarla direttamente ai tumori. 

La nanoparticella caricata con OXO ha trattato topi iniettati con cellule di cancro al seno umano. OXO non ha ridotto i tumori primari nel seno, ma ha ridotto notevolmente i tumori metastatici nei polmoni con effetti collaterali tossici minimi.

 

“Sui pazienti con carcinoma mammario triplo negativo, – ha detto Yu – le chemioterapie sistemiche in gran parte sono inefficaci e molto tossiche. Le nanoparticelle sono promettenti per fornire trattamenti più mirati, con l’OXO e, fermare, il processo mortale delle metastasi”.

Il carcinoma mammario metastatico è classificato come carcinoma mammario allo stadio 4, una volta diffuso in altre parti del corpo, di solito polmoni, fegato o cervello. (Raggiunge questi organi penetrando nel sistema circolatorio o linfatico e migrando attraverso i vasi sanguigni, per la National Breast Cancer Foundation).

 

Il cancro al seno , è il tumore più comune nelle donne americane, ad eccezione dei tumori della pelle, possiede un rischio medio di sviluppo di 1 su 8 per una donna statunitense, secondo l’American Cancer Society. 266.120 nuovi casi di carcinoma mammario invasivo diagnosticati, ogni anno, nelle donne: 40.920 donne moriranno, secondo le stime dell’ACS. La ricerca USC si sviluppa, utilizzando test sugli animali. Il metodo scoperto sembra promettere, ma saranno necessarie altre ricerche per essere applicato agli esseri umani come trattamento.

 

Le cellule staminali killer delle cellule tumorali

Pronte le prime cellule staminali umane

staminali produttrici di citotossine

capaci di ‘avvelenare’ i tumori: un gruppo di neuroscienziati di Harvard ha modificato il loro Dna in modo da farle diventare ‘fabbriche’ di tossine letali per le cellule tumorali. Queste staminali ‘killer’, sono state sperimentate con successo nei topi per rimuovere resti di tumori cerebrali che non possono essere eliminati chirurgicamente e saranno pronte per test clinici entro 5 anni. L’idea di utilizzare tossine anti-cancro non è nuova, ha molti punti di forza ma non sempre funziona. “Sono state utilizzate con grande successo – ha spiegato Khalid Shah, responsabile dello studio – in molti tumori del sangue, ma non funzionano altrettanto bene contro i tumori solidi, perché questi tumori non sono facilmente raggiungibili e le tossine hanno una breve vita”. Per aggirare questi problemi i ricercatori hanno messo a punto delle cellule staminali, ‘convertite’ in fabbriche di tossine, da posizionare vicinissimo alle cellule tumorali. Le ‘armi’ sono delle particolari molecole dette citotossine in grado di uccidere ogni tipo di cellula ma queste tossine sono state ‘personalizzate’ in modo di colpire solo le cellule tumorali e non colpire le altre. L’uso di staminali ‘modificate’ da piazzare nelle immediate vicinanze del tumore permette così alle tossine di raggiungere rapidamente il bersaglio in modo molto efficace. La tecnica è stata per ora testata solo su una tipologia di tumore e sui topi.I prossimi passi saranno quelli di sperimentare le staminali killer anche su altri tipi di cellule tumorali. Visti i buoni risultati ottenuti finora, i ricercatori sono convinti che la loro tecnica sarà pronta per i test clinici entro 5 anni. C’è anche la possibilità di creare un esercito di cellule immunitarie su misura di paziente che potrebbe un giorno non lontano essere la soluzione per combattere malattie come cancro e Aids. Un risultato in questo senso è stato ottenuto riprogrammando linfociti ‘anziani’ ed esausti di un paziente con Hiv e di uno con melanoma. Questi linfociti sono stati prima trasformati in cellule staminali e poi in nuove cellule immunitarie giovani e forti. La creazione di ‘cellule su misura’ apre nuove strade alla lotta contro il cancro e l’Hiv e nei prossimi anni potrebbe dare il via a nuove cure.
La ricerca è stata annunciata dall’istituto Riken, in Giappone. A lavorare a questo studio un gruppo di ricercatori diretti da Hiroshi Kawamoto che hanno dato vita a queste cellule immunitarie ‘personalizzate‘.  In entrambi i casi i linfociti creati sono specifici per combattere le malattie di cui soffrono i pazienti da cui sono state estratte le cellule di partenza.In pratica il primo passo è stato quello di prendere dal sangue dei pazienti ‘linfociti T killer

Linfociti T killer

, un gruppo di cellule di difesa deputate ad uccidere cellule malate per proteggere l’organismo. Poi questi linfociti, vecchi ed esausti, quindi poco efficaci nel loro lavoro, sono stati riprogrammati divenendo staminali pluripotenti. Infine l’ultimo passaggio è stato trasformare queste staminali in nuove cellule immunitarie killer giovani e forti.

Questo metodo permette di produrre in provetta quantità infinite di cellule di difesa su misura di paziente e soprattutto specificamente efficaci contro la malattia del paziente stesso, Aids o cancro che sia.

Alla ricerca di un cratere d’impatto in Groenlandia

Kurt Kjær su un elicottero sorvolava la Groenlandia nord-occidentale: una distesa di ghiaccio, pura, bianca e scintillante per arrivare al suo obiettivo: il ghiacciaio Hiawatha, una lastra di ghiaccio che si muoveva lentamente per più di un chilometro. Avanza sull’Oceano Artico non in parete diritta, ma in un evidente semicerchio, quasi fuoriuscito da un bacino. Kjær, geologo del Museo di storia naturale di Copenaghen, sospettava che il ghiacciaio nascondesse un segreto. L’elicottero atterrò vicino al fiume in piena che drena il ghiacciaio, e Kjær aveva 18 ore per trovare i cristalli minerali che confermassero i suoi sospetti. Nascosto sotto Hiawatha c’è un cratere da impatto di 31 chilometri di larghezza, abbastanza grande da inghiottire Washington, DC , Kjær e 21 co-autori. Il cratere è stato lasciato da un asteroide di ferro di 1,5 chilometri schiantatosi sulla Terra, probabilmente negli ultimi 100.000 anni. Anche se non così catastrofico quanto l’impatto del Chicxulub che uccide i dinosauri , scavando un cratere di 200 chilometri in Messico circa 66 milioni di anni fa, anche l’impattatore Hiawatha potrebbe aver lasciato un’impronta nella storia del pianeta. E’ ancora in discussione, ma si ritiene che l’asteroide ha colpito in un momento cruciale: circa 13.000 anni fa, proprio mentre il mondo si stava liberando dall’ultima era glaciale. Ciò significherebbe che si è schiantato sulla Terra quando mammut e altra megafauna erano in declino e le popolazioni si stavano diffondendo in tutto il Nord America. L’impatto sarebbe stato uno spettacolo per chiunque nel raggio di 500 chilometri. Una palla di fuoco bianca quattro volte più grande e tre volte più luminosa di quella che il Sole avrebbe attraversato il cielo. Se l’oggetto colpisse una lastra di ghiaccio, sarebbe passata attraverso il tunnel fino alla roccia, vaporizzando acqua e pietra in un attimo. L’esplosione risultante riempirebbe l’energia di 700 bombe nucleari da 1 megaton, e anche un osservatore a centinaia di chilometri di distanza avrebbe sperimentato un’onda d’urto inquinante, un mostruoso lampo di tuono e venti da uragano. In seguito, i detriti rocciosi avrebbero potuto piovere sul Nord America e in Europa, e il vapore rilasciato, un gas serra, avrebbe potuto riscaldare localmente la Groenlandia, sciogliendo ancora più ghiaccio. La scoperta dell’impatto ha risvegliato un vecchio dibattito tra gli scienziati che studiano il clima antico. Un enorme impatto sulla calotta di ghiaccio avrebbe inviato acqua di fusione nell’oceano Atlantico, interrompendo potenzialmente il “ cosiddetto nastro trasportatore” delle correnti oceaniche e facendo precipitare le temperature, soprattutto nell’emisfero settentrionale. “Cosa significherebbe per le specie o la vita in quel momento? È un’enorme questione aperta, – dice Jennifer Marlon, paleoclimatologa alla Yale University.” Un decennio fa, un piccolo gruppo di scienziati stava cercando di spiegare un evento di raffreddamento, lungo più di 1000 anni, chiamato Younger Dryas, che iniziò 12.800 anni fa, mentre l’ultima era glaciale stava finendo. La loro soluzione controversa era di invocare un agente extraterrestre: l’impatto di una o più comete. Oltre a cambiare le circolazioni nel Nord Atlantico, l’impatto avrebbe anche innescato gli incendi in due continenti portando all’estinzione di grandi mammiferi e alla scomparsa del popolo di Clovis nel Nord America. Il gruppo di ricerca forniva prove indicative ma inconcludenti e l’idea dell’asteroide catturò l’immaginazione del pubblico nonostante nessuno trovasse un cratere da impatto. I fautori dell’impatto di un Dryas più giovane ora invece trovano conferme. “Prevedevo che questo cratere avesse la stessa età del Dryas giovane,- afferma James Kennett, geologo marino dell’Università della California, Santa Barbara, sostenitore dell’idea.” Jay Melosh, esperto di crateri d’impatto (Purdue University di West Lafayette_Indiana), dubita che sia stato così recente. Statisticamente, gli impatti delle dimensioni di Hiawatha si verificano solo ogni pochi milioni di anni, e quindi la possibilità di uno solo, 13.000 anni fa è piccola. La scoperta darà motivazioni ai teorici dell’impatto di Younger Dryas e trasformerà l’impattatore Hiawatha in un altro tipo di proiettile. “E’ una patata bollente, – dice Melosh – sei consapevole che stai per scatenare una tempesta di fuoco? Ma tutto è iniziato con un buco”. Nel 2015, Kjær e un collega stavano studiando una nuova mappa dei contorni nascosti sotto il ghiaccio della Groenlandia. Basandosi sulle variazioni della profondità del ghiaccio e dei modelli di flusso superficiale, la mappa offriva una grossolana suggestione della topografia del substrato roccioso, incluso il suggerimento di un buco sotto Hiawatha. Kjær ricordava un enorme meteorite di ferro nel cortile del suo museo, vicino a dove parcheggia la sua bicicletta. Chiamato Agpalilik, Inuit per “The Man”, la roccia di 20 tonnellate è un frammento di un meteorite ancora più grande, il Cape York, trovato in pezzi sulla Groenlandia nord-occidentale dagli esploratori occidentali e, a lungo usato dagli Inuit come fonte di ferro per arpioni, consigli e strumenti. Kjær si chiedeva se il meteorite potesse essere un residuo di un impattatore che aveva scavato la caratteristica circolare sotto Hiawatha, ma non era ancora sicuro che fosse un cratere da impatto. C’era bisogno di vederlo più chiaramente con il radar, che penetra nel ghiaccio e riflette sulla roccia fresca. La squadra di Kjær lavorava con Joseph MacGregor, glaciologo – Goddard Space Flight Center- NASA- Greenbelt, nel Maryland, scoprendo i dati del radar di archivio. MacGregor così scoprì che gli aerei della NASA spesso sorvolavano il sito per ispezionare il ghiaccio marino artico, e gli strumenti a volte venivano accesi, in modalità test, in uscita. “E ‘stato un successo, – dice MacGregor – le immagini del radar mostravano più chiaramente quello che sembrava il bordo di un cratere, ma erano troppo confuse nel mezzo. Molte caratteristiche sulla superficie terrestre, come le caldere vulcaniche, possono mascherarsi come cerchi. Solo i crateri d’impatto contengono cime centrali e anelli di punta, che si formano al centro di un cratere appena nato. Per cercare quelle caratteristiche, si aveva perciò bisogno di una missione radar dedicata. Per coincidenza, l’Alfred Wegener Institute per la ricerca polare e marina a Bremerhaven, in Germania, aveva acquistato un radar di nuova generazione per penetrare il ghiaccio attraverso le ali e il corpo del loro velivolo Basler, DC-3 retrofittato a doppia elica, cavallo di battaglia della scienza artica. Avevano anche bisogno di finanziamenti e di una base vicina a Hiawatha.

Kjær si prese cura delle agenzie di finanziamento facendo una petizione alla Carlsberg Foundation di Copenaghen, che utilizza i profitti delle sue vendite globali di birra per finanziare la scienza. MacGregor, arruolò i colleghi della NASA per persuadere le forze armate statunitensi a lasciare che lavorassero dalla base aerea di Thule, avamposto della Guerra Fredda nel nord della Groenlandia, dove i membri tedeschi della squadra avevano cercato di ottenere il permesso di lavorare per 20 anni. “Mi ero ritirato, ma scienziati tedeschi molto seri m’inviavano emoji dalla faccia felice, -dice MacGregor– e la NASA insieme con gli aerei tedeschi usavano il radar per vedere i contorni di un cratere da impatto sotto il ghiaccio del ghiacciaio di Hiawatha”. Tre voli, a maggio 2016, aggiungono dati freschi derivati da decine di transiti attraverso il ghiaccio, a riprova del fatto che Kjær, MacGregor e il loro team avevano qualcosa in comune. Il radar rivela cinque protuberanze prominenti nel centro del cratere, indicando un picco centrale che sale per circa 50 metri. E segno di un impatto recente, mentre il fondo del cratere è eccezionalmente frastagliato. “Se l’asteroide avesse colpito più di 100.000 anni fa, – dice MacGregor– quando l’area era priva di ghiaccio, l’erosione causata dallo scioglimento dei ghiacci nell’entroterra avrebbe perlustrato il cratere liscio. I segnali radar mostrano che gli strati profondi di ghiaccio erano confusi, segno di un recente impatto. I modelli stranamente disturbati, dice MacGregor, suggeriscono che “la calotta glaciale non si è equilibrata con la presenza di questo cratere da impatto”. La squadra voleva prove dirette per superare lo scetticismo su di un massiccio cratere giovane, che sembrava sfidare le probabilità, cioè di quanto spesso accadono i grandi impatti. Per questo Kjær si è trovato, a luglio del 2016, a campionare freneticamente le rocce lungo tutta la mezzaluna di terreno che circonda il perimetro di Hiawatha. La sua fermata più importante era nel mezzo del semicerchio, vicino al fiume, dove raccoglieva sedimenti che sembravano provenire dall’interno del ghiacciaio. In quella spedizione, la squadra di Kjær ha chiuso il caso. Passando sulla sabbia, Adam Garde, geologo – Geological Survey – della Danimarca e della Groenlandia –Copenaghen-, trova dei granelli di vetro forgiati a temperature superiori a quelle che un’eruzione vulcanica può generare. In aggiunta scopre cristalli scioccati di quarzo. I cristalli contenevano un particolare motivo a bande che può essere formato solo nelle intense pressioni degli impatti extraterrestri o delle armi nucleari. “Il quarzo fa il caso, – dice Melosh– e sembra abbastanza buono, ma sono tutte le prove ad essere piuttosto convincenti.” Si deve capire esattamente quando si è verificata la collisione e come ha influenzato il pianeta. The Younger Dryas, (nome di un piccolo fiore artico bianco e giallo che fiorì durante lo schiocco freddo), ha a lungo affascinato gli scienziati. Fino a quando il riscaldamento globale guidato dall’uomo non si è instaurato, quel periodo ha regnato come una delle più recenti oscillazioni della temperatura sulla Terra. Con il calare dell’ultima era glaciale, circa 12.800 anni fa, le temperature in alcune parti dell’emisfero settentrionale sono crollate di ben 8°C, fino alle letture dell’era glaciale. Rimasero così per più di 1000 anni, trasformando la foresta in una tundra. La causa avrebbe potuto essere la rottura nel nastro trasportatore delle correnti oceaniche, tra cui la Corrente del Golfo che porta il calore verso nord dai tropiciNel 1989 , Kennett con Wallace Broecker, climatologo all’Osservatorio della Terra_Lamont-Doherty _Columbia University, e altri, spiegano come l’acqua di fusione dei ghiacci in ritirata avrebbe potuto spegnere il trasportatore. Mentre l’acqua calda proveniente dai tropici viaggia verso nord sulla superficie, si raffredda mentre l’evaporazione la rende più salata. Entrambi i fattori aumentano la densità dell’acqua fino a quando non affonda nell’abisso, contribuendo a guidare il trasportatore. L’aggiunta di un impulso di acqua dolce meno densa potrebbe colpire i freni. Lavorando sul paleoclima venne sostenuta l’idea, anche se le prove di tale inondazione sono state carenti fino a poco tempo fa. Nel 2007, Kennett suggerì avendo collaborato con scienziati guidati da Richard Firestone, fisico del Lawrence Berkeley National Laboratory – California, che non erano arrivate comete al momento chiave. Esplodendo sulla calotta di ghiaccio che copriva il Nord America, la cometa o le comete avrebbero gettato polvere leggera nel cielo, raffreddando la regione. Più a sud, i proiettili infuocati avrebbero incendiato le foreste, producendo fuliggine che rendeva più profonda l’oscurità e il raffreddamento. L’impatto poteva destabilizzare il ghiaccio e scatenare l’acqua di disgelo che avrebbe interrotto la circolazione atlantica. Il caos climatico, potrebbe spiegare perché gli insediamenti di Clodoveo si svuotarono e la megafauna svanì poco dopo. le prove erano scarse. Firestone e colleghi contrassegnarono strati di sedimenti sottili in dozzine di siti archeologici nel Nord America. Quei sedimenti sembravano contenere tracce geochimiche di un impatto extraterrestre, come un picco in iridio, l’elemento esotico che ha contribuito a cementare il caso per un impatto Chicxulub. Gli strati producevano anche minuscole perle di vetro e ferro – possibili detriti meteoritici – e pesanti carichi di fuliggine e carbone, a indicare gli incendi. Ci furono immediate critiche . Il declino di mammut, bradipi giganti e altre specie era iniziato ben prima del Younger Dryas. Inoltre, non esisteva , a detta degli archeologi, alcun segno di un decesso umano in Nord America. La gente nomade di Clovis non sarebbe rimasta a lungo in nessun sito. Le punte di lancia distintive che segnavano la loro presenza probabilmente svanirono non perché la gente si estinse, ma piuttosto perché quelle armi non erano più utili una volta calpestati i mammut, – dice Vance Holliday, archeologo -Università dell’Arizona- Tucson. L’ipotesi dell’impatto stava cercando di risolvere problemi che non avevano bisogno di essere risolti. Anche le prove geochimiche cominciarono a erodersi. Gli scienziati esterni alla ricerca non riuscirono a rilevare il picco di iridio nei campioni del gruppo. Le perle erano reali, ma erano abbondanti in molti periodi geologici, e la fuliggine e il carbone non sembravano picchiettare al tempo del giovane Dryas. “Hanno elencato tutte cose che non sono sufficienti,- diceva Stein Jacobsen, geochimico dell’Università di Harvard che studia i crateri. Eppure l’ipotesi dell’impatto non è mai del tutto morta. I suoi sostenitori hanno continuato a studiare il presunto strato di detriti in altri siti in Europa e nel Medio Oriente. Hanno anche riferito di aver trovato diamanti microscopici in diversi siti che, si dice, potrebbero essere formati solo da un impatto. (I ricercatori esterni mettono in dubbio le affermazioni dei diamanti). “Con la scoperta del cratere di Hiawatha, penso che abbiamo motivazioni trainanti, -dice Wendy Wolbach, geochimico della De-Paul University di Chicago, Illinois-, che ha lavorato sugli incendi durante l’era. L’impatto avrebbe sciolto 1500 gigatonnellate di ghiaccio, stima del team, circa la stessa quantità di ghiaccio che l’Antartide ha perso a causa del riscaldamento globale negli ultimi dieci anni. L’effetto serra locale del vapore rilasciato e il calore residuo nella roccia del cratere avrebbero aggiunto più scioglimento. Gran parte di quella acqua dolce avrebbe potuto finire nel vicino Labrador Sea, un sito primario che pompava la circolazione capovolta dell’Oceano Atlantico. “Ciò potrebbe potenzialmente perturbare la circolazione, – dice Sophie Hines, paleoclimatista marina di Lamont-Doherty.” Per quanto riguarda la precedente controversia, Kjær non approverà questo scenario. Ma in alcune bozze del documento, ammette, il team ha esplicitamente evocato una possibile connessione tra l’impatto Hiawatha e il Younger Dryas.

Le prove iniziano con il ghiaccio. Analizzando le immagini radar. Usando questa tecnica, la squadra di Kjær ha scoperto che la maggior parte del ghiaccio di Hiawatha è perfettamente stratificato negli ultimi 11.700 anni. Nel vecchio, disturbato ghiaccio sottostante, i riflessi brillanti scompaiono. Tracciando gli strati profondi, la squadra abbina il guazzabuglio con il ghiaccio superficiale ricco di detriti sul bordo di Hiawatha precedentemente datato a 12.800 anni fa. “Era piuttosto coerente, – afferma MacGregor-, in quanto il flusso di ghiaccio era pesantemente disturbato prima o dopo il Dryas giovane”.

Hiawatha potrebbe essere l’impatto del Dryas Giovane. Nel 2013, Jacobsen esamina un nucleo di ghiaccio dal centro della Groenlandia, a 1000 chilometri di distanza. Si aspettava di mettere a tacere la teoria dell’impatto su Younger Dryas mostrando che, 12.800 anni fa, i livelli di metalli che gli impatti di asteroidi tendevano a diffondersi non aumentavano vertiginosamente. Invece, ha trovato un picco in platino, simile a quelli misurati in campioni dal sito del cratere. “Questo suggerisce una connessione, – dice Jacobsen– con la Younger Dryas proprio lì”. Per Broecker, le coincidenze si sommano. All’inizio era stato affascinato dalla carta Firestone, ma si unì rapidamente ai ranghi degli oppositori. I sostenitori dell’impatto sul giovane Dryas si sono concentrati troppo su di esso, dice: gli incendi, l’estinzione della megafauna, l’abbandono dei siti di Clovis. “Hanno messo una brutta correlazione su di esso.” Ma il picco di platino che Jacobsen ha trovato, come seguito dalla scoperta di Hiawatha, gli ha fatto credere ancora. “Deve essere la stessa cosa -dice sempre Jacobsen- “. Eppure nessuno può essere sicuro dei tempi. Gli strati disturbati potrebbero riflettere nient’altro che le normali tensioni profonde nella calotta glaciale. “Sappiamo fin troppo bene che il ghiaccio più vecchio ,- dice Jeff Severinghaus, paleoclimatologo -Scripps Institution of Oceanography -San Diego-, può essere perso cimando o fondendosi alla base”. Richard Alley, glaciologo- Pennsylvania State University -University Park,- ritiene che l’impatto sia molto più vecchio di 100.000 anni e che un lago subglaciale possa spiegare le strane trame vicino alla base del ghiaccio. “Il flusso di ghiaccio sui laghi in crescita ,-dice ancora Alley – e in via di restringimento che interagiscono con la topografia approssimativa potrebbe aver prodotto strutture abbastanza complesse”. Un impatto recente dovrebbe anche aver lasciato il segno nella mezza dozzina di carote di ghiaccio profonde, perforate in altri siti della Groenlandia, che documentano i 100.000 anni della storia attuale della calotta glaciale. Eppure nessuno mostra il sottile strato di macerie che un attacco delle dimensioni di Hiawatha avrebbe dovuto sollevare. “Dovresti davvero – dice Severinghaus- vedere qualcosa. Anche se Brandon Johnson, scienziato planetario della Brown University, non è così sicuro. Dopo aver visto una bozza dello studio, Johnson, che modella l’impatto su lune ghiacciate come Europa ed Encelado, usa il suo codice per ricreare un impatto di un asteroide su una spessa coltre di ghiaccio. Un impatto scava un cratere con un picco centrale simile a quello visto a Hiawatha , viene trovato, ma il ghiaccio in buona sostanza sopprime la diffusione di detriti rocciosi. Nel 2016, Kurt Kjær ha cercato prove di un impatto con la sabbia sradicata dal ghiacciaio di Hiawatha. Trovava perle di vetro e cristalli di quarzo scioccati.

Anche se l’asteroide avesse colpito al momento giusto, potrebbe non aver scatenato tutti i disastri immaginati dai sostenitori dell’impatto della Young Dryas. “È troppo piccolo e troppo lontano , – dice Melosh- per uccidere i mammiferi del Pleistocene negli Stati Uniti continentali”. E come potrebbe scatenare fiamme in una regione così fredda e arida è difficile da vedere. “Non riesco ad immaginare come qualcosa di simile a questo impatto,- afferma Marlon– in questa sede possa aver causato enormi incendi in Nord America”.

Potrebbe non aver nemmeno attivato il Younger Dryas. I sedimenti oceanici non mostrano tracce di un’ondata di acqua dolce nel mare del Labrador dalla Groenlandia, -dice Lloyd Keigwin-, paleoclimatologo all’Istituto oceanografico Woods Hole –Massachusetts-. La migliore prova recente, aggiunge, suggerisce invece un’inondazione nell’Oceano Artico attraverso il Canada occidentale .

In ogni caso, un aggiunta esterna , – dice Alley-, potrebbe non essere necessario. Durante l’ultima era glaciale, il Nord Atlantico vide altri 25 periodi di raffreddamento, probabilmente innescati da interruzioni della circolazione capovolta dell’Atlantico. Nessuno di questi incantesimi, noti come eventi Dansgaard-Oeschger (DO), era severo quanto lo YoungDryas, ma la loro frequenza suggerisce che anche un ciclo interno giocasse un ruolo nello Young Dryas. Anche Broecker concorda sul fatto che l’impatto non è la causa ultima del raffreddamento. Se gli eventi di DO rappresentano brusche transizioni tra due stati regolari dell’oceano, dice, “si potrebbe dire che l’oceano si stava avvicinando all’instabilità e in qualche modo questo evento l’ha rovesciato”.

La storia completa di Hiawatha arriverà alla sua età. Anche un cratere da impatto esposto può essere una sfida per la datazione, e richiede di catturare il momento in cui l’impatto ha alterato le rocce esistenti, non l’età originale del dispositivo di simulazione o il suo obiettivo. La squadra di Kjær ci sta provando. Spararono laser alle sferule vetrose per rilasciare argon per la datazione, ma i campioni erano troppo contaminati. Ora stanno ispezionando un cristallo blu dell’apatite minerale per le linee lasciate dal decadimento dell’uranio, ma è un analisi lunga. Il team ha anche trovato tracce di carbonio , – dice Kjær – in altri campioni, che potrebbero un giorno fornire una data. La risposta definitiva potrebbe richiedere la perforazione attraverso il ghiaccio fino al fondo del cratere, la roccia del meteorite che si scioglie nell’impatto, ripristinando il suo orologio radioattivo. Con campioni abbastanza grandi, i ricercatori dovrebbero essere in grado di fissare Hiawatha ‘

Data la posizione remota, una spedizione di perforazione verso il foro in cima al mondo sarebbe costosa. E’ in gioco una comprensione della recente storia del clima – e di quello che può fare un enorme impatto sul pianeta. “Qualcuno deve andare a scavare lì”, dice Keigwin. “Questo è tutto quello che c’è da fare.”

cratere Hiawatha

Il ghiacciaio Hiawatha e il suo bordo frastagliato

Con probiotici mirati si aiuta anche la depressione

Alla McMaster University trovati probiotici in grado di aiutare nei sintomi della depressione, e aiutare nei disturbi gastrointestinali.

Un recente studio , all’ Health Research Institute Farncombe famiglia Digestive ha fatto scoprire che  molti adulti con sindrome dell’intestino irritabile (IBS) riportano miglioramenti dalla co-esistente depressione prendendo uno specifico probiotico rispetto agli adulti con IBS che  prendono solo un placebo. E’ un ulteriore prove , -ha detto Premysl Bercik, professore di medicina presso la McMaster e gastroenterologo per Hamilton Health Sciences-su come il microbiota negli intestini è  in comunicazione diretta con il cervello.” Viene dimostrato , -ha detto inoltre- che il consumo di un probiotico specifico è in grado di migliorare i sintomi intestinali e problemi psicologici in IBS. Insomma nuove strade non solo per il trattamento di pazienti con disturbi intestinali funzionali, ma anche per i pazienti con malattie psichiatriche primarie”. IBS è il disturbo gastrointestinale più comune nel mondo, molto diffuso in Canada: colpisce l’intestino crasso e i pazienti soffrono di dolore addominale e di alterate abitudini intestinali, come diarrea e costipazione. Inoltre sono spesso colpiti da ansia cronica o da depressione. Lo studio ha coinvolto 44 adulti con IBS e da lieve a moderata ansia o depressione. Seguiti per 10 settimane e, la metà ha preso una dose giornaliera di probiotico Bifidobacterium longum NCC3001, mentre gli altri assumevano solo un placebo. A sei settimane, 14 dei 22, o 64%, dei pazienti che hanno assunto il probiotico facevano registrare una diminuizione nei punteggi che testano lo stato di depressione, rispetto a 7 dei 22 (o 32%) dei pazienti trattati con placebo.“ Una risonanza magnetica funzionale (fMRI) ha mostrato che il miglioramento nei punteggi di depressione, associati a cambiamenti in molteplici aree cerebrali coinvolte nel controllo dell’umore. Per identificare il probiotico,

un batterio pro-biotico che si può insediare nell’intestino

si è provato in modelli preclinici -ha detto Bercik – e indagando sui percorsi attraverso i quali i segnali provenienti dall’intestino raggiungono il cervello”.”I risultati di questo studio ,- ha detto Maria Pinto Sanchez, ricercatrice  McMaster -.sono molto promettenti ma devono essere confermati in un futuro, con una prova su più larga scala”. Il probiotico è un batterio che è in grado di svolgere un effetto benefico e favorevole sulla salute. In particolare i probiotici svolgono una salutare azione benefica sulla flora batterica intestinale – oggi denominata microbiota – essendo in grado di ripristinarne i delicati equilibri. Per essere efficaci, però, questi batteri devono essere assunti vivi e in questa forma devono raggiungere l’intestino.
Il microbiota

come si localizzano e si dispongono i pro-biotici nell’intestino

è diverso da individuo a individuo, già dalla nascita: il parto naturale permette di acquisire parte dei batteri dalla madre, mentre chi nasce mediante il parto cesareo svilupperà una flora batterica differente. Il latte materno trasmette i batteri che colonizzano l’intestino, ma anche i composti che, arrivando nell’intestino del bambino, facilitano la crescita dei batteri a effetto più favorevole.
Un intestino sano è popolato da un grande numero di ceppi batterici differenti: una ricca flora intestinale salvaguardia da molti disturbi. In molte situazioni di malattia, invece, un ceppo batterico finisce per “dominare” sugli altri, e il numero di ceppi si riduce più o meno grandemente.

Spesso si  fa confusione tra due termini molti simili ma che funzionano in modo diverso. l probiotici sono integratori composti da batteri vivi fisiologici che non danneggiano la salute e apportano benefici. prebiotici invece non sono microrganismi vivi, rappresentano però il nutrimento per i probiotici. Ne sono un esempio i cibi ricchi di fibre. I batteri, infatti, nutrendosi delle fibre, crescono, si riproducono e colonizzano l’intestino. Questi sono importanti per:

  • Stimolare il metabolismo
  • Aumentare l’assorbimento dei sali minerali
  • Aiutare il sistema immunitario
  • Usufruire delle vitamine

 

Integrine e gel per riparare i danni dell’ictus

In uno studio recente, ingegneri e medici biomolecolari riferiscono di un materiale terapeutico che potrebbe un giorno promuovere una migliore rigenerazione dei tessuti dopo una ferita o un ictus.

Durante il processo di guarigione tipico del corpo, quando i tessuti come la pelle sono danneggiati, il corpo aumenta le cellule di ricambio. Le integrine sono una classe di proteine ​​importanti nei processi cellulari critici per la creazione di nuovi tessuti. Uno dei processi è l’adesione cellulare, quando nuove cellule “attaccano” i materiali tra le cellule, chiamati la matrice extracellulare. Un altro è la migrazione delle cellule, dove sulla superficie della cellula, le integrine aiutano “a tirare” la cellula lungo la matrice extracellulare per spostare le cellule in posizione. Tuttavia, questi processi non si verificano nei tessuti cerebrali danneggiati durante un ictus. Gli scienziati stanno cercando di sviluppare allora materiali terapeutici che potrebbero promuovere questa forma di guarigione. Il materiale iniettabile gelato, chiamato idrogel, sviluppato dai ricercatori UCLA ,aiuta questo processo di riparazione, formando un impalcatura all’interno della ferita che agisce come una matrice extracellulare artificiale e il nuovo tessuto cresce attorno a questo. L’uso di un gel iniettabile non è nuovo, ma i precedenti gel hanno provocato la formazione di vasi sanguigni deboli nel tessuto appena costituito. I nuovi risultati, mostrano che quando l’impalcatura contiene una molecola specifica di binding di integrine, i nuovi vasi sanguigni che si formano sono più forti. “L’impalcatura iniettabile del gel è una specie di traliccio da giardino che le piante usano per crescere, – ha detto Tatiana Segura, professore d’ingegneria chimica e biomolecolare, bioingegneria e dermatologia, che ha condotto la ricerca. Da solo è buono per il nuovo tessuto in entrata che ha qualcosa per sostenere la sua crescita. Il nuovo materiale è simile a un traliccio con fertilizzanti molto specifici per aiutare la pianta a crescere sana e forte “.Anche combinando gel con una proteina che promuove la formazione di vasi sanguigni, come il fattore di crescita endoteliale vascolare, conosciuto come VEGF, i vasi sanguigni nel nuovo tessuto all’interno dello “scaffale ricostruttivo” tendono a perdere di consistenza e anche ad accumularsi troppo vicini. Per questo, i ricercatori hanno esaminato più in profondità le modalità di interazione con le molecole di integrine-binding e il modo in cui queste molecole influenzano la crescita dei vasi sanguigni. Hanno provato due tipi di ponteggi con differenti molecole di binding delle integrine. Entrambi i ponteggi contenevano anche la proteina VEGF. Hanno trovato che uno degli scaffali ricostruttivi – legati con l’integrina conosciuta come “α3 / α5β1” – ha funzionato veramente bene. Ha diretto una qualità superiore di riparazione e di rigenerazione dei vasi sanguigni. Inoltre, si è scoperto che gli scaffali ricostruttivi di legame α3 / α5β1 hanno anche guidato la forma del vaso sanguigno, cioè un processo chiamato morfogenico di segnalazione. L’altra impalcatura vincolante di integrine testata ha avuto ancora problemi con i vasi sanguigni che accusavano evidenti perdite e schiumosi. “Oltre al sostegno strutturale per nuovi tessuti e vasi sanguigni, l’aggiunta di specifiche molecole di binding e di integrine per α3 / α5β1, sollecita il tessuto circostante a sviluppare vasi sanguigni forti e ben definiti rispetto a quelli che abbiamo testato e, dove il nuovo sangue , -ha detto Segura-, mentre nei nuovi vasi sanguigni in precedenza questi ultimi erano inclini a perdite e si agitavano troppo vicini “.L’autore principale della ricerca Shuoran Li, dottorando UCLA del 2017, consigliato da Segura e collaborato da Thomas Carmichael, neurologo e neuroscienziato (Scuola di Medicina di David Geffen ad UCLA) e Thomas Barker, professore di ingegneria biomedica (Università della Virginia).In questo lavoro, è stato dimostrato che il legame di integrine può dettare la struttura dei vasi sanguigni in vitro con il controllo di legame α3 / α5β1, con conseguente reti estese che si collegano con i rami dei vasi sanguigni esistenti. Quindi i ricercatori utilizzando gli stessi scaffali ricostruttivi α3 / α5β1– nei topi hanno visto che i vasi sanguigni formati accusavano perdite in quantità minore a seguito di ictus. Il prossimo passo, prevederebbe l’utilizzo di molecole di integrine vincolanti con altre tecnologie idrogel , in quanto queste ultime hanno dimostrato di possedere buone promesse per il recupero funzionale a lungo termine dopo l’ictus, ma nei quali i vasi sanguigni appena cresciuti non erano robusti. “Attualmente non esiste alcuna terapia, -ha dichiarato Carmichael– per promuovere la riparazione e il recupero del cervello dopo l’ictus” . ” Tutte le terapie nel tratto si concentrano a parare gli effetti sul blocco iniziale nei vasi sanguigni del cervello che portano ad ictus. L’ictus è la causa più comune di disabilità adulta. La ricerca è emozionante perché dimostra un modo vitale per trasformare tessuti morti e degenerati a seguito dell’ictus che possono consentire la crescita di nuovi e ben formati vasi sanguigni nell’area interessata all’ictus “.

Hanno collaborato inoltre Lina Nih, studioso post-dottorato UCLA e membro del laboratorio di Segura, senza trascurare l’inclusione di ricercatori UCLA dai dipartimenti di chimica e biochimica, ingegneria meccanica e aerospaziale e ingegneria elettrica, della Georgia Tech, dell’Università di Scienza e Tecnologia di Huazhong, Cina e, NovuMind Inc. Santa Clara, California. Segura e collaboratori hanno lavorato su biomateriali per la riparazione del tessuto, incluso un gel iniettabile (distinto perciò da questa attuale ricerca) e, più recentemente, le prove hanno mostrato che il gel potrebbe ridurre l’infiammazione e promuovere la migrazione delle cellule progenitrici neurali, al sito dell’ictus.

 

Osiris Rex alla ricerca degli asteroidi trojan della Terra

Un veicolo spaziale della NASA ha iniziato la sua ricerca per una classe enigmatica di oggetti vicini alla Terra noti come asteroidi troian. OSIRIS-Rex, questa particolare sonda spaziale,ora è in un viaggio di andata di due anni verso l’asteroide Bennu e, spenderà quasi due settimane alla ricerca di prove concrete su questi piccoli corpi.

La sonda OSIRIS-Rex ha già ricercato nel territorio degli asteroidi troian. La ricerca è stata avviata, appena la navicella è transitata nella regione lagrangiana [L4] della Terra.
Gli asteroidi troian, sono intrappolati in pozzi gravitazionali stabili, chiamati punti di Lagrange, che precedono o seguono un pianeta. OSIRIS-Rex ora è in viaggio verso il quarto punto di Lagrange della Terra, che si trova a 60° davanti in orbita della Terra intorno al Sole, circa a 150 milioni di chilometri dal nostro pianeta. Il team della missione avrà l’occasione di prendere più immagini della zona con fotocamera MapCam della sonda, nella speranza di individuare nella regione asteroidi Terra-trojan.
Anche se gli scienziati hanno scoperto migliaia di asteroidi troian che accompagnano altri pianeti, solo un asteroide trojan è stato identificato fino ad oggi, l’asteroide 2010 tk7. Ma si prevede che ci dovrebbero essere più Trojan che condividono l’orbita della Terra, difficili da individuare dalla Terra, appena appaiono nei pressi del Sole sull’orizzonte della Terra.
“Poiché il quarto punto di Lagrange terrestre è relativamente stabile,-ha detto Dante Lauretta- è possibile che resti del materiale che ha costruito Terra intrappolato all’interno. Questa ricerca offre l’opportunità unica di esplorare i mattoni primordiali della Terra.”
La ricerca già iniziata, proseguirà. Ogni giorno di osservazione, la fotocamera MapCam della sonda, proporrà 135 immagini d’indagine che saranno elaborate ed esaminati dagli scienziati d’imaging della missione presso l’Università di Arizona-Tucson. Il piano di studi prevede anche l’opportunità per MapCam di ricavare un’immagine di Giove, diverse galassie, e gli asteroidi della fascia principale 55 Pandora, 47 Aglaja e 12 Victoria.
• Se la squadra scopre eventuali nuovi asteroidi, la ricerca sarà utile. Le operazioni necessarie per la ricerca di asteroidi trojan sono molto simili a quelli richiesti per la ricerca dei satelliti naturali e altri potenziali pericoli intorno a Bennu quando la sonda si avvicinerà al suo obiettivo, nel 2018. Essere in grado di praticare queste operazioni mission-critical in anticipo, aiuterà la squadra di Osiride-Rex a ridurre i rischi della missione, una volta che il veicolo spaziale arriva a Bennu.
• Punto di Lagrange L4
• 2010 TK7
• 2010 TK7 è il primo asteroide troiano della Terra conosciuto.
• L’oggetto è stato scoperto nell’ottobre del 2010 attraverso il Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), telescopio orbitante della NASA per l’osservazione nell’infrarosso, in prossimità del punto di Lagrange L4, che precede la Terra nella sua orbita attorno al Sole. Un telescopio spaziale è un satellite oppure una sonda spaziale lanciata con l’espresso scopo di osservare pianeti, stelle, galassie e altri oggetti celesti, esattamente come un telescopio basato a terra. Sono stati lanciati numerosi telescopi spaziali, che hanno contribuito enormemente alla nostra conoscenza del cosmo. Successive osservazioni nel visibile hanno permesso di stabilire che l’asteroide segue una traiettoria complessa (indicata come librazione) attorno a tale punto di equilibrio, confermandone la natura di asteroide troiano della Terra.
• Per 2010 TK7 è stato stimato un diametro di circa 300 m.

• Punto di Lagrange L5
• Allo stato attuale, nessun oggetto è stato confermato, né sono stati individuati potenziali oggetti orbitanti in corrispondenza di L5.
Nel 2017 la sonda OSIRIS-REx ha sorvolato il punto di Lagrange L5 e ha effettuato delle osservazioni per cercare eventuali asteroidi troiani. I dati del sorvolo devo essere ancora esaminati.
Un oggetto particolare legato alla Terra è l’asteroide 3753 Cruithne, un oggetto di 5 km posto in una particolare orbita detta a ferro di cavallo; si tratterebbe con probabilità di un legame temporaneo. Diversi altri oggetti scoperti presentano orbite simili, tuttavia benché siano in risonanza 1:1 con l’orbita terrestre, non sono considerabili troiani in quanto non librano attorno ai punti di Lagrange L4 ed L5.

Il Goddard Space Flight Center della NASA gestisce globalmente la missione, l’ingegneria dei sistemi e la garanzia della sicurezza e della missione per OSIRIS-Rex. Dante Lauretta (University of Arizona_Tucson), è il principale ricercatore, e l’Università dell’Arizona porta anche il team scientifico e la pianificazione di osservazione della missione e la trasformazione. Lockheed Martin Space Systems di Denver ha costruito il veicolo spaziale e fornisce il controllo e le operazioni di volo. Goddard e KinetX Aerospace sono responsabili per la navigazione del veicolo spaziale OSIRIS-Rex. OSIRIS-Rex è la terza missione programmata da New Frontiers della NASA. Marshall Space Flight Center della NASA a Huntsville, Alabama e, gestisce il programma New Frontiers dell’agenzia per la Science Mission Directorate _Washington.
OSIRIS-Rex è stato lanciato nel 2016 da Cape Canaveral, per un viaggio di andata e ritorno da Bennu. Durante la missione che si sviluppa nell’arco temporale di 7 anni, la nave spaziale andrà su Bennu, mappando in dettaglio l’asteroide e restituendo un campione di materiale di superficie sulla Terra. Appena OSIRIS-Rex farà uno stretto passaggio della Terra il 22 settembre 2017, potrà “prendere in prestito” una piccola quantità di energia orbitale del pianeta per aumentare l’inclinazione del veicolo spaziale e fiondarsi nello spazio per un incontro ravvicinato con Bennu. Nel mese di marzo, OSIRIS-Rex ha anche raggiunto la sua distanza più lontana dal nostro pianeta prima di arrivare nel luogo dello spazio detto “Terra Gravity Assist”. Il veicolo spaziale viene tenuto sotto controllo mentre si dirige verso la Terra per il suo sorvolo.

Tanti esperimenti al Fermilab per scoprire i segreti del neutrino

L’importanza dei neutrini 

La fisica delle particelle ha fatto grandi progressi nell’ultimo mezzo secolo sondando la metà  con la modalità quark (una qualsiasi delle particelle subatomiche che trasportano una carica elettrica frazionata, postulata come elementi costitutivi degli adroni. I quark non sono stati osservati direttamente, ma le previsioni teoriche basate sulla loro esistenza sono state confermate sperimentalmente) delle particelle fondamentali. Ora si propone un meccanismo simile per i neutrini. La miscelazione tra le 3 generazioni di neutrini sta cominciando a sembrare molto diverso alla sua controparte quark. Non sappiamo perché, ma probabilmente è importante. I neutrini potrebbe essere la chiave per comprendere il motivo per cui le particelle fondamentali esistono in 3 generazioni.

I neutrini sono le vere stranezze delle particelle fondamentali ( non solo interagiscono debolmente, sono ultra piccoli, ma hanno masse non-zero). La scienza avanza spesso quando si studia le stranezze ( per esempio Comprensione dei processi di vita in generale, studiando la vita attorno ai fori di acque profonde).

I neutrini interagiscono solo debolmente può, ma sono la particella più abbondante nell’universo con un ruolo fondamentale nell’evoluzione del nostro universo.

Una differenza tra come i tipi di neutrini si mescolano e come il mix di tipi antineutrini si ritiene che siano la ragione per cui la materia domina anti-materia nel nostro universo (cioè perché esiste il mondo sulla Terra come lo conosciamo)

MINERvA è il primo esperimento del neutrino nel mondo ad usare un fascio ad alta intensità per studiare le reazioni dei neutrini con cinque nuclei differenti, creando il primo confronto autonomo delle interazioni in diversi elementi. Mentre questo tipo di studio è stato precedentemente fatto utilizzando fasci di elettroni, questo è il primo per i neutrini.MINERvA fornisce le migliori misure di precisione a livello mondiale di interazioni neutrino su vari nuclei, nell’ambito della gamma di energia da 1 a 10-GeV. I risultati di MINERvA vengono usati come input per gli esperimenti attuali e futuri, cercando di studiare oscillazioni al neutrino o la capacità dei neutrini di cambiare il loro tipo.Le misurazioni dell’interazione di neutrino di MINERvA forniscono anche informazioni sulla struttura dei protoni e dei neutroni e sulle dinamiche forti della forza che influenzano le interazioni del neutrino nucleone. Questa ricerca nucleare completa gli sforzi in corso in laboratori che stanno studiando come gli elettroni interagiscono con i nuclei.MINERvA è unica nel campo degli esperimenti di neutrino, grazie alla combinazione del suo compatto rivelatore, all’utilizzo di uno dei fasci neutrini ad alta intensità del mondo e alla vicinanza del rivelatore al fascio. Questo meccanismo fornisce un ampio campione di interazioni di neutrino, consentendo alla collaborazione di eseguire misure di interazione di elevata precisione in una vasta gamma di energie a neutrino e di materiali target.La comprensione delle proprietà dei neutrini e delle forze che regolano il loro comportamento permettono ai fisici di utilizzarli come strumenti per comprendere i nucleoni di funzionamento interiore e per potenzialmente aiutare a sbloccare i misteri della materia oscura, dell’energia oscura e  su come la materia ha dominato l’antimateria nell’universo, la formazione di pianeti e persone.

Il MINOS

Per cercare di spiegare una parte dei misteri del sapore dei neutrini

(Main Injector Nuetrino Oscillation Search) spedisce un raggio di neutrini dal Fermilab, in superficie, fino ad una lontana miniera nel nord della Minnesota, chiamata Soudan mine. Esattamente come OPERA al CERN, il motivo della ricerca è quello di scoprire qualcosa in più riguardo ai cambiamenti di sapore dei neutrini (in fisica quantistica il sapore è un numero quantico delle particelle elementari correlato alle loro interazioni deboli). Ma può essere usato anche per misurare con incredibile precisione la velocità delle particelle che percorrono questa distanza.Quello che cercherà di fare il team di MINOS sarà replicare i loro risultati usando un sistema GPS più sofisticato e più orologi atomici, oltre a luci LED per rilevare il raggio di neutrini. Questi aggiornamenti sono già in fase di allestimento secondo i fisici di “Symmetry Breaking”, un blog pubblicato dal Fermilab e dal SLAC National Accelerator Laboratory.

NOVA

L’esperimento di oscillazione neutrino basata su base Fermilab.
L’esperimento di NOvA è l’esperimento di Fermilab per l’oscillazione di neutrino, utilizzando un fascio intenso di neutrini muoni  prodotti a Fermilab. I neutrini sono diretti al rilevatore lontano da 14 kton liquido-scintillatori situato a 810 km di distanza nel Minnesota settentrionale (fiume di cenere) dopo aver attraversato i 300 ton presso il rivelatore vicino all’origine del fascio. Il rivelatore lontano è stato completato all’inizio del 2014 e attualmente sta prendendo dati. NOvA tenterà di scoprire la gerarchia di massa del neutrino e l’angolo di fase violente CP insieme a molte altre misurazioni interessanti. La prima esecuzione di NOvA dovrebbe durare 6 anni.
Il contributo del gruppo CSU si concentrerà sul funzionamento del rilevatore vicino, nonché sulle misurazioni effettuate con questo rilevatore. Matt Judah spenderà l’estate al laboratorio per sviluppare le competenze in operazioni e manutenzione vicino al rilevatore, mentre inizierà l’analisi dei dati.

PIP-II

Il progetto PIP II

Parte dello schema del Pip II

consentirà un grande aumento del potere die fasci di protoni del Fermilab. Questo, a sua volta produrrà più potenti fasci di neutrini.

Con l’esperimento neutrino NOVA  è stato osservato il primo antineutrino, solo due ore dopo il complesso acceleratore del Fermilab ha saputo commutare l’antineutrino, in modalità di consegna. La collaborazione Nova ha visto la produzione dell’antineutrino nel rivelatore di gran lunga più lontano dell’esperimento, che si trova nel nord del Minnesota. Si  spera su Nova per saperne di più su come e perché il cambiamento neutrini tra un tipo e l’altro. I tre tipi, chiamati sapori, sono il muone, elettrone e neutrino tau. Sulle lunghe distanze, i neutrini possono cambiare fra questi sapori. Nova è stato  specificamente progettato per studiare i neutrini muonici  che cambiano in neutrini elettronici. Svelare il mistero può aiutare gli scienziati a capire il motivo per cui l’universo è composto di materia e perché che la materia non è stato annientato dalla antimateria dopo il Big Bang.

I progressi nei computer a quantum bit

Ingegneri dell’UNSW hanno creato un nuovo bit quantico che rimane in una sovrapposizione stabile per 10 volte di più di quanto avveniva prima. Con la sua realizzazione, viene ampliato il numero di calcoli che possono essere eseguiti in un futuro computer quantistico al silicio.

E’ successo il tutto presso l’Università del New South Wales (UNSW) con la creazione di un nuovo bit quantistico capace di rimanere in sovrapposizione stabile 10 volte di più rispetto a prima, ampliando il tempo, per eseguire calcoli in un futuro computer quantistico di silicio.

Il nuovo bit quantico, costituito dalla rotazione di un singolo atomo di silicio, si fonde con un campo elettromagnetico – noto come ‘qubit vestito’ – conserva l’informazione quantistica per molto più che un atomo ‘spogliato’, aprendo nuove strade per la costruzione e gestione dei computer quantistici superpotenti del futuro.

Il computer a qubit della NASA

Il computer a qubit della NASA

 

“Abbiamo creato un nuovo bit quantistico in cui lo spin di un singolo elettrone è fuso insieme con un forte campo elettromagnetico,- ha detto Arne Laucht, ricercatore alla facoltà di Ingegneria Elettrica e telecomunicazioni (UNSW)-  e questo bit quantistico è più versatile e più longevo rispetto al solo elettrone. Ci permetterà di costruire computer quantistici più affidabili.”

Costruire un computer quantistico è la ‘corsa allo spazio del 21 ° secolo’ – sfida difficile e ambiziosa con la possibilità di fornire strumenti rivoluzionari per affrontare calcoli altrimenti impossibili, come ad esempio la progettazione di farmaci complessi e materiali avanzati, o la rapida di massa, cioè basi di dati non ordinati.

La sua velocità e potenza risiede nel fatto che i sistemi quantistici possono ospitare più “sovrapposizioni” di diversi stati iniziali, considerati input in un computer che, a loro volta, otterranno tutti,dati elaborati allo stesso tempo.

“Il più grande ostacolo nell’uso di oggetti quantistici per il calcolo , -ha detto Andrea Morello, leader del team di ricerca e manager al Centro ARC per Quantum Computation & Communication Technology (CQC2T) – è di preservare le loro delicate sovrapposizioni, abbastanza a lungo, da permettere l’esecuzione di calcoli utili. ”                                                                                                                                                                                                       Il programma di ricerca decennale, aveva già stabilito il più longevo bit quantistico

allo stato solido, che da informazioni di codifica quantistica, nel giro di un singolo atomo di fosforo in un chip di silicio, collocato in un campo magnetico statico.

Laucht e colleghi hanno spinto, ulteriormente  su quest’ipotesi. “Abbiamo implementato un nuovo modo per codificare le informazioni, sottoponendo l’atomo a un forte campo elettromagnetico, continuamente oscillante a frequenze delle microonde, e quindi abbiamo ‘ridefinito‘ il quantum bit orientamento della rotazione rispetto al campo di microonde “.

I risultati sono sorprendenti:  il campo elettromagnetico oscilla costantemente a una frequenza molto elevata, alcuni rumori o disturbi in un diverso risultato di frequenza producono un effetto netto, praticamente nullo. I ricercatori hanno ottenuto un miglioramento di un fattore 10 nel periodo durante il quale può essere conservata una sovrapposizione quantistica.

In particolare, hanno misurato un tempo di sfasamento di T * = 2,4 millisecondi -risultato che è 10 volte migliore del qubit di serie, in quanto consente molte più operazioni da eseguire entro il periodo durante il quale, la delicata informazione quantistica è conservata ed è sicura.

“Questo nuovo ‘qubit vestito’ , -ha aggiunto Morello– può essere controllato in una varietà di modi che sarebbero impraticabili con un ‘qubit spogliato’. Per esempio, può essere controllato semplicemente modulando la frequenza del campo di microonde, come in una radio FM. Il ‘qubit tronchi’ invece richiede ruotando l’ampiezza dei campi di controllo on e off, come se fosse una radio AM.

“In un certo senso, questo è il motivo per cui il qubit vestito è più immune al rumore: l’informazione quantistica è controllata dalla frequenza, solida come una roccia, mentre l’ampiezza può essere, più facilmente influenzata, dal rumore esterno.”

Poiché il dispositivo è costruito sulla tecnologia silicio standard, questo risultato apre la strada alla costruzione di potenti e affidabili processori quantici, basati sullo stesso processo di fabbricazione già utilizzato per i computer di oggi.

Il team UNSW ha fatto il primo passo nella costruzione di primo computer quantistico al mondo in silicio.

“Costruire computer a quantum è una delle grandi sfide del 21 ° secolo, – ha dichiarato Mark Hoffman, preside di Ingegneria di UNSW–  cioè si punta alla manipolazione della natura a livello subatomico, spingendosi al limite estremo di ciò che è possibile. Per avere una squadra che porta risultati in questo campo, e coerentemente fornisce primati, diventando un testamento al talento straordinario abbiamo riunito in Australia, l’UNSW.”

Un computer quantistico funzionale permetterebbe massicci aumenti di velocità e l’efficienza di alcune attività di elaborazione – confrontati con i computer a base di silicio, cioè col metodo più facile, i cosiddetti  “classici”. In un certo numero di settori chiave – come la ricerca database di grandi dimensioni, per  risolvere complicati insiemi di equazioni, per modellare sistemi atomici, come molecole biologiche e farmaci – avrebbe superato di gran lunga i computer di oggi. Sarebbero anche enormemente utili nelle industrie della finanza e della sanità, e per le organizzazioni governative, di sicurezza e difesa.

I computer quantistici potrebbero identificare e sviluppare nuovi farmaci, accelerando notevolmente il design di composti farmaceutici  coi computer (e riducendo al minimo tentativi ed errori di test), e lo sviluppo di nuovi materiali, più leggeri, più forti che vanno dall’elettronica di consumo agli aeromobili. Renderebbero possibili nuovi tipi di applicazioni computazionali e soluzioni che vanno oltre la nostra capacità di prevedere.

Altri ricercatori hanno contribuito a questi progressi sono membri del team di CQC2T di Morello a UNSW – Rachpon Kalra, Stephanie Simmons, Juan Dehollain, Juha Muhonen, Fahd Mohiyaddin e Solomon FreerAndrew Durai e Fa Hudson presso l’Australian National Facility FabricationDavid Jamieson e Jeffrey McCallum presso l’Università CQC2T della squadra di Melbourne; e Kohei Itoh di Keio University in Giappone.

Video: https://www.youtube.com/watch?v=YftwdSss9b8

Con bit quantistici, si può usare un ‘linguaggio calcolo quantistico’ di gran lunga più ricco di codici digitali standard, perché contiene parole in codice speciale che non esistono nei computer normali. L’accesso e l’elaborazione di questi codici speciali dà ai computer quantistici un potere superiore. Questo codice viene all’esistenza attraverso la creazione di entanglement quantistico tra più qubit.

Mentre vi è stato un notevole progresso nella costruzione e gestione di qubit singoli e multipli in vari tipi di hardware, creare un intreccio tra qubit rimane un compito estremamente impegnativo, a causa della fragilità intrinseca di questo effetto quantistico.

La squadra UNSW ha , per la prima volta, dimostrato la capacità di intrappolare due bit quantistici in silicio. Il silicio è il materiale normalmente usato in tutti i dispositivi elettronici moderni per cui si è sfruttato questo effetto quantico in una piattaforma tecnologicamente importante,ampiamente utilizzata dal settore informatico Settore in cui miliardi di dollari sono stati investiti in ricerca e sviluppo, quindi questo progresso faciliterà notevolmente la costruzione di computer quantistici pratici.

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La sonda spaziale Curiosity che inizia a perforare suolo marziano

La missione Marte si tradurrà in un’esposizione inevitabile alle radiazioni cosmiche che hanno dimostrato di causare disturbi cognitivi in modelli di roditori, e possibilmente lo stesso provocheranno in astronauti impegnati in profondi viaggi nello spazio. Di particolare interesse è il rischio di esposizione alle radiazioni cosmiche, che sono tali da compromettere il processo decisionale critico durante le normali operazioni o in condizioni di emergenza nello spazio profondo. Roditori esposti a radiazioni cosmiche mostrano persistenti disturbi dell’ippocampo e diminuzioni di prestazioni corticali, basate, utilizzando sei compiti comportamentali indipendenti, somministrati tra coorti separate 12 e 24 settimane dopo l’irradiazione, ha indotto menomazioni  da radiazioni spaziali della memoria episodica e il riconoscimento sono state temporalmente coincidenti con deficit nella funzione esecutiva e aliquote ridotte di paura-estinzione ed elevata ansia. L’irradiazione ha causato una significativa riduzione della complessità dendritica, densità delle spine e alterata la morfologia della colonna vertebrale lungo il lobo prefrontale mediale, quindi dei neuroni corticali noti per mediare la neurotrasmissione, una volta interrogati da nostri compiti comportamentali. La radiazione cosmica ha anche perturbato integrità sinaptica e determinato una maggiore neuro infiammazione che persisteva più di 6 mesi, dopo l’esposizione.  I deficit comportamentali per i singoli animali  sono correlati in modo significativo alla ridotta densità delle spine e una maggiore punta sinaptica, fornendo misure quantitative di rischio per lo sviluppo del decadimento cognitivo. I nostri dati forniscono altre prove che i viaggi nello spazio profondo rappresentano una vera e unica minaccia per l’integrità dei circuiti neurali nel cervello.

L’esplorazione dello spazio presenta innumerevoli sfide per l’ingegnosità del genere umano. distanze vaste separano il nostro pianeta da quelli all’interno e al di là del nostro sistema solare e vi è la necessità di altri progressi in ingegneria, per ridurre al minimo il tempo di viaggi nello spazio profondo e nella biologia degli astronauti,  tutta tesa a migliorare il maggior numero di effetti negativi possibili di un prolungato viaggio spaziale. Mentre molte minacce per il successo di tali missioni extraterrestri sono state popolare nelle industrie dei media e dell’intrattenimento, un settore che non ha ricevuto tanta attenzione è quello chiamato a valutare i rischi per la salute umana, connessi con l’esposizione alle radiazioni cosmiche. La NASA prevede che per una missione su Marte, gli astronauti

Una parte del percorso svolto dalla sonda Curiosity su Marte

Una parte del percorso svolto dalla sonda Curiosity su Marte

saranno inevitabilmente esposti a bassi flussi di nuclei altamente energetici e completamente ionizzati che definiscono lo spettro dei raggi cosmici galattici (GCR) 1,2,3. Le particelle cariche che rappresentano il GCR sono una componente della radiazione cosmica che è deviata dalla superficie della Terra, solo grazie alla sua magnetosfera protettiva. A causa della loro alta energia, più specie di particelle cariche possono penetrare lo scafo di una nave spaziale e i tessuti del corpo depositare una scia di ionizzazioni dense lungo le traiettorie di queste particelle. Nel corpo, gli eventi di ionizzazione risultanti da queste interazioni danneggiano vari bersagli molecolari critici, producendo lesioni complesse che compromettono i processi di riparazione cellulare e protraggono il recupero dei tessuti irradiati. Il recupero da un infortunio radiazione cosmica è ulteriormente condizionato da ionizzazioni secondarie causati dai raggi delta che sono emanate dalle tracce delle particelle elementari, aumentando considerevolmente la gamma e la quantità di danno cellulare, sino a livello 4,5.

 

La NASA e le agenzie spaziali internazionali hanno riconosciuto i potenziali problemi di salute associati con esposizione a livello 6 di radiazione cosmica, e sulla base di recenti evidenze derivate da modelli di roditori, si ha oggi una maggiore consapevolezza dei potenziali complicazioni neuro cognitive che possono compromettere le attività critiche della missione o a lungo termine la salute cognitiva. Nonostante la nostra lunga conoscenza che i pazienti sottoposti a radioterapia cranica per il controllo dei tumori cerebrali sviluppano una grave e progressiva deficienza cognitiva, le dosi totali e tipi di radiazioni utilizzati in clinica differiscono notevolmente da quelli incontrate nello spazio. Prove convincenti ora hanno dimostrato gli effetti negativi delle influenze spaziali rilevanti di particelle cariche in cognizioni segnalate come 7,10,11,12,13,14,15, e i nostri studi, hanno collegato diminuzioni comportamentali funzionali, dovuti all’erosione della struttura neuronale e dell’integrità sinaptica in regioni specifiche del cervello. È importante sottolineare che questi cambiamenti sono stati trovati a persistere 6 settimane dopo l’esposizione acuta dei roditori a particelle cariche, e ha mostrato poco o nessun segnale di ripresa, la rigenerazione o la riparazione. Qui, estendiamo i nostri studi a più lungo termine e dimostrare in modo convincente che dosi molto basse di particelle cariche possono compromettere le prestazioni cognitive in non solo per  12, ma sino a 24 settimane dopo l’esposizione acuta, effetti che sono associati alla riduzione di complessità dendritiche, cambiamenti nei livelli di proteine sinaptiche e l’innalzamento della neuro infiammazione.