Qui piovono diamanti!

Se un giorno l’uomo dovesse riuscire a costruire un’astronave in grado di penetrare l’atmosfera di Nettuno, allora si potrebbe provare l’esperienza di attraversare una pioggia composta da diamanti. E stando a una nuova ricerca condotta da un gruppo internazionale di scienziati e pubblicata su Nature astronomy, pianeti dove raccogliere diamanti sarebbero molto numerosi. Come su Nettuno, anche su Urano la formazione dei cristalli di diamanti è resa possibile da due fattori presenti nelle profondità delle loro atmosfere: le elevate pressioni e le alte temperature. Queste condizioni scompongono idrocarburi come il metano nei singoli atomi, consentendo a quelli del carbonio di unirsi tra loro a formare molecole di diamante allo stato solido, le quali a loro volta possono dare origine a strutture via via più grandi.

Diamanti su tanti altri pianeti. Sulla base delle ricerche realizzate nell’ultimo studio – in cui i processi di formazione dei diamanti sono stati simulati in ambienti di laboratorio – si è scoperto che le temperature e le pressioni per dare vita alla formazione dei diamanti risultano inferiori rispetto a quanto si pensava precedentemente. Ciò renderebbe possibile precipitazioni di diamanti non solo su grandi pianeti come Urano, ma anche sui pianeti gassosi simili più piccoli: si chiamano “mini-Nettuno” e ne sono stati scoperti a centinaia al di fuori del nostro sistema solare. Sottolinea Siegfried Glenzer dello SLAC National Accelerator Laboratory a capo della ricerca: «Questa scoperta non solo approfondisce la nostra conoscenza circa i nostri pianeti ghiacciati locali, ma ha anche implicazioni per la comprensione di processi simili negli esopianeti oltre il nostro Sistema Solare».

Nettuno e Urano: nuovi risultati. Quanto scoperto da Glenzer e dai suoi colleghi potrebbe anche spiegare alcune caratteristiche a oggi incomprensibili sui campi magnetici di Urano e Nettuno. Per capire questo bisogna aprire una parentesi. I ricercatori hanno utilizzato l’XFEL europeo (uno strumento lungo 3,4 chilometri che produce lampi di raggi X estremamente intensi) per monitorare i diamanti che sono stati prodotti partendo da una pellicola di polistirene composta da idrocarburi, la quale è stata ripetutamente sottoposta ad enormi pressioni in una struttura simile a una morsa. Tale struttura ha permesso ai ricercatori di osservare il processo più a lungo di quanto fosse stato possibile negli esperimenti precedenti proprio grazie all’uso di XFEL. Si è così giunti a comprendere che la pressione intensa e le temperature molto calde, pur essendo assolutamente necessarie, potrebbero non essere così estreme.

Diamanti e campi magnetici. Collegando quanto scoperto ai nostri pianeti e a quelli di altri sistemi solari, si può dunque ipotizzare che i diamanti potrebbero formarsi a una profondità inferiore a quella stimata. Non solo: poiché le particelle di diamante cadono verso il centro del pianeta – trascinando con sé gas e ghiaccio-, potrebbero influenzare i campi magnetici in modo significativo.

A differenza della Terra, infatti, pianeti come Nettuno e Urano non hanno campi magnetici simmetrici ma la presenza dei diamanti in caduta libera potrebbe aiutare a spiegare tale anomalia. Sottolinea Mungo Frost, dello SLAC National Accelerator Laboratory: «Quanto osservato permette di ipotizzare che il fenomeno dei diamanti potrebbe originare movimenti all’interno dei ghiacci presenti su questi pianeti, influenzando la generazione dei loro campi magnetici». In altre parole, si verrebbero a creare correnti elettriche che darebbero origine a dei campi elettrici ma, proprio perché caotici, non darebbero origine a campi magnetici simmetrici.

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Il Sistema Solare è uno dei miei argomenti preferiti del programma di quinta ed è sempre apprezzatissimo anche dai ragazzi. L’universo ha da sempre affascinato gli uomini e le donne di tutti i tempi e vale anche per i nostri ragazzi moderni.Qualche anno fa con una quinta abbiamo scelto di partecipare all’evento di BergamoScienza e per quell’occasione abbiamo realizzato un laboratorio che ci è piaciuto molto e ci ha dato un sacco di soddisfazioni.Riproduzione di una galassia – Arte e ImmagineQuesta esperienza mi ha permesso di produrre e raccogliere un bel po’ di materiale sul Sistema Solare. Ne raccolgo qui una parte che ho conservato.Presentazione del Sistema SolarePer introdurre l’argomento ai ragazzi, ho scritto una storia che vi allego. L’ho intitolata “Con il cielo negli occhi”. Mi piace sempre iniziare nuovi argomenti con dei testi o dei libri e in questo caso scrivere questo breve racconto è stato piacevole anche per me. La trovate QUI!Per prima cosa ho fornito ai ragazzi una scheda informativa sul Sistema Solare, la potete trovare QUI che hanno letto a gruppi, quindi individualmente sul quaderno hanno lavorato con questa scheda (Scheda sul Sistema Solare).Abbiamo visto il video di “Paxi e il Sistema Solare” realizzato dall’ESA. Ne trovate anche altri molto belli sul sito ESAkids (ha una sezione dedicata alla didattica). [embedded content]Carta d’identità dei pianetiQuindi ho diviso la classe in 8 gruppi e ciascun gruppo ha approfondito un pianeta ed ha raccolto le informazioni per realizzare la carta d’identità di ciascun pianeta. Le informazioni sono state registrate sia sul quaderno sia su un cartellone.La carta d’identità del pianeta ha lo scopo di:Evidenziare gli aspetti ritenuti più importanti per ciascun pianeta Fornire gli indizi fondamentali per poter poi costruire i modelli tridimensionali dei pianeti Abbiamo pertanto inserito:”DIMENSIONI” e “DISTANZE ” dei pianeti – per riflettere sul concetto che lo spazio è vuoto, ovvero che le dimensioni dei pianeti sono trascurabili rispetto alle distanze che li separano.“COLORE” e “SUPERFICIE” – per poter ricavare le caratteristiche chimiche e fisiche che serviranno per la scelta dei materiali utili alla costruzione dei pianeti.“TEMPERATURA” – perché dal confronto tra i pianeti si dedurrà che la temperatura dipende: dalla vicinanza o lontananza dal Sole dall’ esposizione verso il Sole,dalla presenza o assenza dell’atmosfera.“ATMOSFERA”, le informazioni trovate ci faranno scoprire che può essere:uno scudo protettivo dalle radiazioni solari e dagli asteroidimolto densa a causa dei gas che la compongonoquasi inesistente per la troppa vicinanza al Sole (forte campo gravitazionale).“SATELLITI”, la presenza o l’assenza e la quantità di satelliti che ruotano intorno ad un pianeta, sono dovute alla forza d’attrazione gravitazionale del pianeta stesso e alla sua posizione rispetto al Sole.“CURIOSITA’”, spazio libero per qualsiasi approfondimento.Carta d’Identità dei PianetiRiduzione in scala dei PianetiUn’attività che ha unito scienze e matematica è la riduzione in scala delle dimensioni dei pianeti e delle distanze.Osservare le dimensioni dei pianeti e della loro distanza dal sole, ci ha permesso di imparare i grandi numeri. Abbiamo visto che l’astronomia è uno di quei campi dove i grandi numeri sono impiegati spessissimo.Per ridurre i pianeti e le loro distanze abbiamo dovuto utilizzare due scale differenti. In matematica ne abbiamo approfittato per parlare dell’approssimazione e dell’arrotondamento, poiché chiaramente le nostre riduzioni in scala non sono perfette ma approssimative e arrotondate. Devo dire che questo lavoro molto concreto ha aiutato i ragazzi a comprendere il concetto senza troppa fatica.Grazie a questa riduzione abbiamo realizzato questa riproduzione:Pianeti in scala realisticaAnche il questo caso ci siamo agganciati alla matematica ed abbiamo affrontato la circonferenza. Per realizzare il cartamodello del sole abbiamo costruito un compasso con gesso e spago. Abbiamo quindi compreso che la circonferenza è 3 volte e un po’ il diametro.Sul quaderno ci siamo esercitati con il compasso e abbiamo disegnato i pianeti:Mercurio con un diametro di 0,5 cm, Venere 1,2 cm, la Terra 1,3 cm, Marte 0,7cm, Giove 14 cm, Saturno 12 cm, Urano e Nettuno 5 cm. Prima i ragazzi hanno dovuto calcolare il raggio per aprire il compasso alla giusta ampiezza.Per la riduzione in scala delle distanze tra i pianeti abbiamo utilizzato una scala differente:Una volta completi tutti i calcoli ci siamo muniti di un rotolo di carta, di un metro e di cartelli con i nomi dei pianeti e, dopo aver misurato e misurato, abbiamo osservato le distanze dei pianeti.Ci siamo resi conto che i pianeti terrestri sono molto vicini tra di loro, mentre i pianeti gioviani sono molto distanti sia rispetto al Sole, sia tra di loro. Abbiamo anche osservato che tra Marte e Giove c’è uno spazio molto grande ed abbiamo ipotizzato che lì potesse anche starci un pianeta, infatti, documentandoci abbiamo scoperto che gli scienziati credono che la cintura asteroidale sia un pianeta che non è riuscito a formarsi. Probabilmente a causa delle forze contrapposte esercitate dal Sole e da Giove.Riproduzione dei pianetiI ragazzi, nei rispettivi gruppi, hanno realizzato i pianeti. La scala per la riproduzione dei pianeti l’ho fornita io:RIPRODUZIONE DEI PIANETI IN SCALAChi sceglierà di cimentarsi in questa attività non potrà esimersi dal ricercare informazioni in merito a COLORE” e “SUPERFICIE”, per poter ricavare le caratteristiche chimiche e fisiche che serviranno per la scelta dei materiali per la realizzazione del modellino.A questo punto direi che se Diametri dei pianeti (1 m = 139.640 Km) per avere una scala coerentePianeti e diametri in cm per i modelliniMercurio 3.5 cmVenere 8.5 cmTerra 9 cmMarte 5 cmGiove 100 cmSaturno 83 cmUrano 36 cmNettuno 35 cmPer i Pianeti terrestri consiglio materiali duri, che richiamino la natura rocciosa di tali corpi.Materiali suggeriti:– palline di polistirolo di 3,5; 5; 9 centimetri – cartapesta per il rivestimento esterno.Per Giove, come per gli altri Pianeti giganti, suggerisco materiali morbidi per riflettere la natura gassosa di questi corpi.Materiali suggeriti:palloni o simili del diametro di 95, 80 e 30 centimetri circaovatta sintetica per il rivestimento esterno.Per la coloritura i pianeti rocciosi possono essere colorati con le tempere, mentre quelli gassosi devono essere colorati con le bombolette.Abbiamo riprodotto il Sistema Solare in diversi modi, anche utilizzando il cibo… ed è stato molto divertente!Sistema Solare in cucinaIn questo video potete vedere un riassunto del lavoro fatto. [embedded content]Per concludere abbiamo parlato dei movimenti della Terra attorno al Sole e su se stessa.Rotazione e rivoluzione dei pianetiI ragazzi si sono avvicinati ai concetti di rotazione e di rivoluzione attraverso delle esperienze pratiche. Nel cortile della scuola abbiamo tracciato le orbite dei pianeti e i ragazzi prendendo il posto dei pianeti hanno rivoluzionato attorno al sole, rendendosi in questo modo conto che i pianeti gassosi, essendo più lontani hanno molta più strada da percorrere per fare un giro completo intorno al sole, mentre i pianeti terrestri hanno un’orbita molto più piccola, pertanto hanno meno strada da fare per compiere una rivoluzione completa attorno al sole.Questa attività ci ha permesso di comprendere il motivo dell’alternarsi del giorno e della notte (rotazione) e delle stagioni (rivoluzione). Per chiarire meglio le idee ai ragazzi, ho fornito loro questa scheda sugli equinozi:La luna e le fasi lunariCome ultimo capitolo del Sistema Solare, abbiamo affrontato la Luna, il satellite della Terra.Abbiamo visto il video di Paxi sulla Luna: [embedded content]Abbiamo costruito la “Scatola della luna” con una scatola delle scarpe. Qui potete trovare le istruzioni. Il risultato è davvero incredibile: sembra davvero di avere la luna in una scatola. Qualcuno l’ha realizzata anche a casa.Abbiamo osservato le fasi lunari anche infilzando con un bastoncino di legno una palla di polistirolo e abbiamo osservato l’ombra del sole su di essa mentre simulavamo una rivoluzione attorno alla Terra.Abbiamo quindi registrato sul quaderno che la Luna è il satellite della Terra, non ha luce propria, non ha atmosfera, non ha acqua se non sotto forma di ghiaccio ai poli.Si è formata, probabilmente dalla collisione di un giovane pianeta con la Terra e da questa collisioni ha avuto origine la Luna.Abbiamo registrato le fasi lunari sul quaderno con questa scheda:Scheda per registrare le fasi lunari. Le alette, dopo aver tagliato il contorno, si piegano e sulla parte non disegnata si scrive il nome della fase solare corrispondente.Abbiamo anche registrato che la Luna compie tre movimenti:attorno alla Terra – RIVOLUZIONEsu se stessa – ROTAZIONEattorno al Sole insieme alla Terra – TRASLAZIONEAllego un pdf sul Sole e sulla Luna che abbiamo letto in classe. Lo potete trovare QUI.Questo laboratorio è stato caratterizzato dal divertimento pertanto non poteva mancare una riproduzione delle fasi lunari utilizzando i biscotti.In questo video vedete le fasi lunari realizzate da me, ma lo abbiamo fatto anche in classe. I ragazzi hanno apprezzato molto. [embedded content]Per concludere allego una scheda di approfondimento e un glossario sul Sistema Solare.VerificaQUI una verifica sul Sistema Solare.

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