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Dal più profondo oceano alla stella più lontana, di cosa è fatto l'universo?


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Dal più profondo oceano alla stella più lontana, di cosa è fatto l'universo?

Denis Loctier, Euronews:
“Dalla profondità dell’oceano alla vastità del cosmo, le nuove tecnologie danno agli scienziati una comprensione migliore del mondo. In questa speciale puntata di Futuris, incontreremo dei moderni esploratori del mare, della terra e dello spazio”.

Iniziamo dalle profondità dell’oceano. A Malaga incontriamo scienziati che hanno esplorato gli abissi più profondi

Murray Roberts, professore di biologia marina all’Università di Edimburgo, coordinatore del progetto Atlas, dice:
“L’oceano sta cambiando in molti modi: nel tempo sta diventando sempre più acido, si sta facendo più caldo allo stesso modo in cui si riscalda il pianeta; anche le correnti che scorrono attraverso l’oceano stanno cambiando. Abbiamo bisogno di capire meglio quel che sta avvenendo”.

Gli scienziati che studiano il mare dicono che questo cambiamento è senza precedenti nella storia geologica. Un progetto di ricerca europeo ha mappato venticinque spedizioni nel Nord dell’oceano Atlantico e dintorni per colmare le lacune nella nostra conoscenza del mare.

Covadonga Orejas Saco del Valle, studiosa di ecologia marina dell’ Istituto spagnolo di oceanografia: “È stata la prima volta che siamo andati a questa profondità, questo robot ci ha permesso di ottenere immagini uniche, abbiamo potuto visitare siti che non sono mai stati visti prima da occhi umani; questo robot ci ha permesso di studiare la distribuzione degli organismi e la composizione delle loro comunità che ci dice di più sul funzionamento di questo ecosistema”.

I robot controllati a distanza possono sopportare enormi pressioni. Questo team di ricerca ha mandato il suo robot a due chilometri di profondità per studiare una montagna sottomarina vicino l’arcipelago delle azzorre.

Murray Roberts: “Non si puo’ capire il fondale profondo se non ci si puo’ andare. Il robot è gli occhi e le mani dei ricercatori sul profondo fondale marino; in questo modo possiamo osservare larghe aree in alta definizione e possiamo prendere, con molta cura, campioni di animali che vi vivono”.

Campioni presi da aree chiave della biodiversità ci aiuteranno a capire i legami genetici tra gli organismi marini del mare Mediterraneo e quelli dell’oceano Atlantico.

Joana Boavida, biologa marina di IFREMER dice: “Questi sono i siti che è di fondamentale importanza capire e proteggere. L’informazione sui legami tra gli organismi che li popolano è assolutamente necessaria per pianificare una buona gestione delle risorse genetiche sottomarine a livello europe”.

Queste nuove conoscenze ci aiuteranno a capire come reagiscono gli oceani al cambiamento climatico e al nuovo sfruttamento industriale delle risorse del fondale marino.

Dopo le profondità dell’oceano, l’eplorazione della terra

Denis Loctier: “Con le nuove teconologie possiamo rinnovare il nuostro sguardo sull’agricoltura, cercare di efficientarla e di renderla sostenibile dal punto di vista ambientale. Siamo in Ucraina uno dei siti di studio di un altro progetto di ricerca europeo”.

Questo drone porta una camera speciale per filmare in alta qualità i terreni agricoli. Controllato da un computer, vola autonomamente e porta indietro foto molto più dettagliate di quelle di un satellite.

Mykola Lavreniuk, ricercatore in intelligenze artificiali dell’istituto di ricerca dello spazio NASU-SSAU, dice: “Stiamo analizzando delle immagini del drone molto dettagliate che ci indicano chiaramente quali colture crescono e dove. Possiamo produrre una mappa di classificazione inserendo questi dati in un modello”.

I ricercatori usano un’ applicazione speciale per smartphone e delle macchine fotografiche con grandangolo per assemblare dati dettagliati sulle singole colture.

Bohadan Yailymov, ricercatore in analisi di immagini satellitari, dice: “Vogliamo conoscere lo stato della coltura, come nasce, come cresce, come si comporta durante la coltivazione, per poi arrivare a supportare il miglior raccolto possibile”.

Il team dell’istituto di ricerca dello spazio ha studiato più di cinquemila campi in Ucraina. Poi tutti i dati sono stati messi in un software che usa algoritmi per combinarli in una unica mappa delle terre agricole.

Nataliia Kussul, vice- direttrice dello Space Research Institute of NASU-SSAU: “Siccome abbiamo un gran numero di immagini, abbiamo bisogno di processarle automaticamente. Per farlo abbiamo sviluppato un modello che simula le capacità di ricognizione dei dati del cervello umano. Questo computer system, automaticamente, riconosce e classifica i tipi di superficie e le principali colture che crescono nei campi”.

Testato in diversi Paesi di diversi continenti, questo sistema è in grado di fornire dati sulla produzione agricola mondiale contribuendo a prevedere i raccolti e a ridurre, a livello globale, i picchi di prezzo del cibo.

Sven Gilliams, coordinatore del progetto Sigma
“Testiamo differenti tecniche: mappa delle colture, statistiche agricole, monitoraggio della produzione ma anche l’impatto ambientale su questi siti di certi cambiamenti nel modo di coltivare. In base ai risultati delle ricerche, otteniamo tecniche migliori che poi siamo in grado di implementare a livello globale.

Progetto SKA, fino all’origine dell’universo

Denis Loctier : “I radiotelescopi rivelano parti sempre più distanti dell’universo. Più grande è un telescopio, più sensibile è. “Qui a Cambridge, gli scienziati stanno progettando un osservatorio in scala transcontinentale” “:https://twitter.com/loctier/status/789157612587773952.

Questo campo di antenne è il prototipo del più grande radiotelescopio del mondo, impostato per essere costruito in Australia e Sud Africa. SKA – Square Kilometre Array – utilizzerà set di antenne fisse come queste, sparse per distanze enormi.

Eloy de Lera Acedo, astronomo progetto SKA, Università di Cambridge, spiega: “Questi bracci metallici che assomigliano a un albero di Natale stanno raccogliendo i fotoni dal cielo e li trasformano in corrente elettrica che monta, attraverso l’antenna, nella sua parte superiore che contiene l’elettronica. Qui, in questa scatola bianca, abbiamo il meccanismo che raccoglie la corrente dell’antenna e la amplifica in modo che possa essere studiata dal nostro supercomputer”.

Combinare piccole antenne allineandole, produce gli stessi risultati di costruire un grande telescopio piatto ma con costi ridotti.

Jeff Wagg, scienziato progetto SKA, spiega:  “SKA rappresenta davvero la prossima fase nell’evoluzione della radio–astronomia. Il piano è quello di costruire due telescopi, uno con componenti a bassa frequenza, con 130mila antenne come queste in Australia, e un impianto con 200 antenne piatte tradizionali in Sud Africa”.

Quando sarà operativo, intorno agli anni Venti del 2000, SKA rivelerà una gran quantità di nuovi dati sulle particelle atomiche dell’universo, ripercorrendo indietro la strada fino al suo inizio…

Ancora Jeff Wagg: “Immaginate la possibilità di creare un film tridimensionale sull’evoluzione del gas e della struttura dell’universo risalendo a tempi veramente antichi, un miliardo di anni dopo il big bang, fino ad oggi, a come vediamo ora le nostre galassie, per esempio la via Lattea.

Costruire il più grande telescopio del mondo è una sfida per molti versi, tra cui la logistica. Le 130mila antenne per la parte australiana di SKA sono state progettate per essere poco costose, facili da montare e estremamente resistenti.

Ancora Eloy de Lera Acedo: “Tutta l’elettronica dentro l’antenna deve essere protetta dalla sabbia che puo’ entrarci dentro; inoltre la parte meccanica è sufficientemente robusta per resistere non solo a venti che vanno a oltre 160 chilometri orari, ma anche alle altre sfide che presenta il deserto”.

I telescopi SKA in Australia e in Sud Africa, funzioneranno come un unico osservatorio transcontinentale. L’elaborazione dei segnali provenienti da ciascuna antenna in tempo reale richiede una potenza di calcolo senza precedenti.

Rosie Bolton, scienziata che studia i processori di dati (Università di Cambridge), spiega: “Ci saranno, in sostanza, due giganti supercomputer in ogni sito SKA, che saranno grandi almeno quanto il maggiore supercomputer del mondo. La quota di dati che entra nel processore di SKA, infatti, è più grande del traffico totale mondiale di internet. Qui parliamo di un sistema enorme”.

Questo strumento scientifico nei Paesi Bassi ci dà un’idea migliore di come funzionerà SKA. Con un totale di 40mila antenne, LOFAR – Low Frequency Array – è attualmente uno dei più grandi sistemi di questo genere al mondo.

Michiel van Haarlem, a capo del progetto ASTRON , spiega: “Nella parte centrale di LOFAR ci sono 25 stazioni, altre sono sparse in giro per l’Olanda e stazioni internazionali si trovano in Germania, Polonia, Svezia, Francia e Regno Unito. Presto ce ne sarà una in Irlanda
.
Cavi in fibre ottiche collegano la stazione centrale e quelle periferiche di LOFAR al sistema di elaborazione centrale, dove tutti i dati sono combinati per produrre le mappe del cielo.

Ancora Michiel van Haarlem: “Le lunghe linee che si creano tra le stazioni internazionali permettono un’osservazione raffinata, la possibilità di analizzare piccoli dettagli del cielo, impossibili da vedere quando tutti gli impianti sono vicini”.

Per mettere a fuoco un punto specifico del cielo i ricercatori hanno progettato delle schede di elaborazione che mettono insieme i segnali provenienti da ciascuna antenna sincronizzando le onde radio che provengono dalla stessa direzione.

Gijs Schoonderbeek, ingegnere progetto ASTRON: “Tutti i segnali che vengono dallo stesso punto del cielo vengono aggiunti coerentemente, entrano nella stessa fase, si sommano bene mentre quelli che vengono da altre posizioni restano fuori”.

SKA trasporterà la sua incredibile quantità di dati attraverso innumerevoli collegamenti in fibra ottica. Dispositivi di questo tipo costano circa 1000 euro l’uno, ma in questo caso, invece, i ricercatori hanno progettato un più semplice e più economico sistema che funziona con una porta USB.

Peter Maat, ricercatore, progetto ASTRON: “Abbiamo ridotto il prezzo a qualcosa come 25 euro per collegamento, un taglio sostanziale.Abbiamo ottenuto un piccolo modulo che svolge il compito che vogliamo”.

In pochi anni, il più grande telescopio del mondo si estenderà su 3mila chilometri, osserverà il cielo con una velocità 10mila volte superiore a prima, fornendo agli astronomi dati con una risoluzione e una sensibilità senza precedenti. Perché possano sapere di più dell’universo in cui viviamo”.

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