Ricerca di micrometeoriti sul tetto di casa

Sebbene le meteoriti di grandi dimensioni siano estremamente rare, le micrometeoriti sono così comuni che probabilmente ne calpesti centinaia ogni giorno. Esse cadono dal cielo in una pioggia costante che ci seppellirebbe rapidamente, se non fossero così piccole al punto che hai bisogno di un microscopio per vederle. Ma le loro piccole dimensioni non impediscono la raccolta e di considerarle come un hobby interessante e, se necessario, un grande progetto scientifico. In questo articolo vedremo come trovare e identificare con un comune microscopio ottico le micrometeoriti che cadono sul tetto di casa.

Circa 4,6 miliardi di anni fa, un disco rotante di gas e polvere interstellare cominciò ad aggregarsi in sfere di materia. La sfera più grande, al centro del disco, collassò sotto la sua stessa gravità per formare il Sole. Altri aggregati di polvere, sparsi attorno alla sua periferia, divennero pianeti e asteroidi. Nei pianeti interni del Sistema Solare, questa polvere si è da tempo trasformata in roccia. Ma in molti asteroidi, che si trovano per lo più in una fascia situata fra Marte e Giove, essa è ancora più o meno intatta.

Di conseguenza, quando gli asteroidi si scontrano – l’evoluzione collisionale degli asteroidi è stata l’oggetto della mia tesi di laurea e può essere simulata con appositi software – alcune di queste polveri vengono liberate e una piccola parte di quel materiale cade sulla Terra sotto forma di micrometeoriti. Questa polvere micrometeoritica arriva ad un ritmo di circa sei tonnellate al giorno. Diffusa sull’intera superficie terrestre, ciò equivale a una sola particella per metro quadrato all’anno.

La Terra è raggiunta da un continuo flusso di polvere micrometeoritica dallo spazio.

In altre parole, ogni anno cadono sulla Terra da 37.000 a 78.000 tonnellate di materia, e la stragrande maggioranza è costituita da micrometeoriti. Quelle più grandi sono più rare e quelle più piccole più abbondanti. Considerando che ci sono 510 miliardi di metri quadrati di superficie sulla Terra, vi sono dunque molte micrometeoriti. Esse possono variare da 50 micrometri di diametro fino a 2 millimetri. I corpi più grandi di queste dimensioni sono considerati, invece, meteore.

Come raccogliere le micrometeoriti

I ricercatori fanno di tutto per raccogliere questi minuti grani, perché possono rivelare dettagli sulla composizione e sulla storia del Sistema Solare. Normalmente, li raccolgono dragando melma dal fondo dell’oceano, poi setacciandolo e filtrandolo per trovare alcune preziose particelle, oppure sciogliendo tonnellate di ghiaccio dall’Antartico per vedere cosa vi precipita.

Queste due località hanno il vantaggio di essere isolate e ragionevolmente prive di polvere da fonti industriali. Tuttavia, uno scienziato dilettante può raccogliere anche le micrometeoriti provenienti da una fonte solo all’apparenza improbabile: i sedimenti delle grondaie provenienti dai tetti di edifici.

Ciò perché le micrometeoriti contengono magnetite, una forma di ossido di ferro naturalmente magnetica, comunemente nota come calamita. Il primo passo è quindi quello di passare nella poltiglia presente all’uscita di una grondaia – o, meglio, nel relativo pozzetto – una calamita e raccogliere tutto ciò che vi rimane attaccato, per analizzarlo successivamente al microscopio.

Pertanto, il modo più semplice per collezionare le micrometeoriti consiste nel posizionare dei potenti magneti in una busta di plastica e appenderli all’uscita delle grondaie della propria casa. Quando la pioggia le trasporta con l’acqua dal tetto, i magneti le catturano. Possono anche essere raccolte facendo passare un magnete sull’area quando il pozzetto della grondaia si svuota dall’acqua piovana.

Esempi di micrometeoriti ferrose rinvenibili fra piccoli ciottoli vari.

Il problema con quest’ultima tecnica è che raccoglie anche molti ossidi di ferro che si trovano per motivi naturali nella maggior parte dei terreni. Quale che sia la tecnica da te utilizzata, dopo aver rimosso la polvere nera sottile attaccata al tuo magnete, tutto ciò di cui hai bisogno è un microscopio biologico per cercare e riconoscere le micrometeoriti che hai catturato in questa polvere.

Se sei nel mezzo di un periodo di siccità e sei alla disperata ricerca di micrometeoriti, puoi usare una pompa dell’acqua per dilavarle dalla grondaia. Un’altra opzione è montare dei magneti all’estremità di un bastone e farlo scorrere su tutto il tetto per raccogliere direttamente le micrometeoriti. Però solo gli adulti – e con l’utilizzo di procedure sicure – dovrebbero tentare una di queste due opzioni.

Si noti che le micrometeoriti dragate dal mare possono essere cadute sulla Terra in qualsiasi momento negli ultimi 50.000 anni circa, a seconda della profondità dei sedimenti recuperati. Allo stesso modo, quelle trovate nel ghiaccio antartico potrebbero essere arrivate ​​fino a un milione di anni fa. In entrambi i casi la tecnica di recupero mescola micrometeoriti vecchie e nuove.

Quindi è impossibile identificare gli esemplari arrivati ​​negli ultimi decenni. Al contrario, le micrometeoriti che si possono raccogliere dalle grondaie devono essere cadute relativamente di recente, e cioè da quando sono state pulite l’ultima volta da qualcuno o dagli agenti naturali. Pertanto, le grondaie dei tetti (anche di amici e parenti, magari siti in altre città) sono un’utile fonte di micrometeoriti “fresche”.

Le meteoriti sono, fondamentalmente, di due tipi, ferrose o rocciose. Perciò, anche le micrometeoriti possono essere, in pratica, ferrose oppure “vetrose”. Per individuare questi minuscoli aghi nel metaforico “pagliaio”, conviene dapprima setacciare i detriti raccolti con dei magneti, poiché la maggior parte delle comuni meteoriti di tipo condrite ha un alto contenuto di ferro.

Successivamente, potete lavare il resto dei sedimenti raccolti in un pozzetto di scarico della grondaia e poi selezionare accuratamente le rocce per dimensione e forma. Infine, i sospetti candidati possono venire esaminati con un microscopio binoculare, per cercare la lucentezza e la forma sferica indicativa dell’ablazione durante l’ingresso nell’atmosfera della micrometeorite.

Potete tentare di raccogliere micrometeoriti anche trascinando sul terreno – fuori città – un potente magnete. Più forte è il magnete, più è probabile che tu possa raccogliere micrometeoriti (puoi trovare dei potenti magneti al neodimio qui). Crea una barriera tra il magnete e i campioni usando sacchetti sandwich a chiusura lampo. Se il magnete verrà trascinato per terra, il sacchetto a sandwich potrebbe essere strappato dalla sabbia e dalle rocce.

Studenti alla ricerca di micrometeoriti con un magnete. Puoi trovare un’ampia scelta di magneti al neodimio per la ricerca di micrometeoriti qui.

Pertanto, circonda in modo stretto il magnete con almeno due sacchetti e tienine altri a portata di mano come riserva. Se il terreno è bagnato, sarà più difficile estrarre le particelle magnetiche dal substrato. Attenetevi alla ricerca in aree asciutte, o prendete un campione di terreno a casa, lasciatelo asciugare e quindi utilizzate il magnete per cercare di trovare micrometeoriti.

Una volta che la superficie del magnete è coperta di particelle, estraete una terza busta con chiusura a lampo per svuotarle. La mano che tiene il magnete / borsa a sandwich / particelle magnetiche dovrebbe entrare nella terza borsa aperta. Separate il magnete dallo strato di doppio sandwich che lo proteggeva, così che le particelle cadano sul fondo della borsa per la raccolta.

Assicurati di contrassegnare la borsa con la posizione, la data e qualsiasi altra informazione pertinente su quella “caccia”. Dopo che un viaggio è stato completato, pesa la busta di campioni grezzi e registra il risultato. Se pianifichi di andare a caccia di micrometeoriti più di una volta, sarà molto utile un database in modo che tutti i campioni possano essere associati alle informazioni.

Riconoscere le micrometeoriti al microscopio

Iniziate a selezionare le particelle potenzialmente interessanti dai campioni raccolti usando dei setacci. È necessario utilizzare più formati, iniziando da una rete con aperture di circa 1,5 mm, fino a una con aperture da 0,4 mm. Pezzi di vetro e altri materiali possono rimanere bloccati nel setaccio nel tempo, il che potrebbe richiedere delle sostituzioni dello stesso in futuro.

Quando i campioni sono stati setacciati e ordinati, puoi iniziare ad osservarli con un microscopio. Le particelle che stai cercando saranno per lo più sferiche, per cui puoi usare uno stuzzicadenti o un altro strumento non magnetico per ordinare i pezzi sotto al microscopio. Separa i pezzi sferici da altre particelle che potrebbero essere artificiali, o almeno di origine terrestre.

Alcune micrometeoriti si riconoscono facilmente fra i detriti raccolti.

Una volta che questi pezzi sono stati separati, mettili in contenitori contrassegnati con codici nel tuo database personale in modo che possano essere esaminati in seguito. È inoltre possibile mantenere un registro scritto per conservare note e disegni relativi ai campioni per riferimento futuro. Sarà necessaria una buona fotocamera USB per scattare delle foto dei campioni.

Metti tutto il materiale in un cestino e usa sapone per i piatti e acqua calda per separare le particelle magnetiche da qualsiasi cosa a cui potrebbero essere attaccate. Utilizza un setaccio per iniziare a separare le foglie e i bastoncini, fino a quando non si può usare un magnete (con la stessa tecnica del sacchetto a sandwich di prima) per rimuovere eventuali particelle magnetiche dallo sporco.

La maggior parte del materiale contenuto nella polvere nera sarà costituito da limatura di ferro da costruzione, ceneri volanti o ossidi di ferro provenienti dal suolo, ma diffondete il materiale su uno strato sottile su un vetrino da microscopio e osservatelo a bassa potenza: sarete sorpresi di scoprire quante micrometeoriti riuscirete a individuare e di quanto esse siano comuni.

Le micrometeoriti appaiono al microscopio come sfere lisce, tipicamente di dimensioni comprese fra 0,05 e 1,5 millimetri di diametro. Sono sferiche perché quando attraversano l’atmosfera superiore si sciolgono completamente, dopodiché la tensione superficiale le trasforma in sfere. Il microscopio, in particolare quello stereoscopico, permette di ingrandirle per osservarne i dettagli.

Come appaiono tipicamente le micrometeoriti viste al microscopio ottico.

Le micrometeoriti, infatti, si sciolgono mentre sfrecciano attraverso l’atmosfera terrestre a una velocità di circa 12 km al secondo. I globuli si raffreddano poi in grani sferici, ed i minerali di cui sono composte assumono un aspetto a strisce. Un occhio esperto può quindi individuarle da altre particelle, che tendono ad essere frastagliate e prive di questi segni facilmente riconoscibili.

Usare inizialmente un ingrandimento di 40x è la cosa migliore per trovarle nascoste fra le altre particelle di polvere, mentre un ingrandimento di 100x è già meglio per un’osservazione ravvicinata. Un ingrandimento più elevato, unito alla limitata profondità di campo disponibile nella maggior parte dei microscopi, significa che molte micrometeoriti saranno fuori fuoco e non appariranno interessanti.

La maggior parte delle micrometeoriti sono perfettamente lisce. Le imperfezioni della superficie osservate sono, nella gran parte dei casi, costituite da pezzi di sabbia o altri materiali attaccati ad esse. Con l’aiuto di un microscopio ottico, è possibile classificare e stimare la frequenza dei vari tipi di micrometeoriti trovate e, naturalmente, anche la distribuzione in funzione del loro diametro.

Sebbene tutte le micrometeoriti trovabili con questi metodi siano a base di ferro, la quantità di ferro varia, di conseguenza anche il colore delle micrometeoriti varia. È possibile trovare, ad esempio, alcune che sono quasi trasparenti perché la maggior parte del ferro è stata portata via. Tuttavia, le micrometeoriti basate sul ferro sono abbastanza comuni da essere facili da trovare e identificare.

I “falsi positivi” presenti nei centri urbani

In realtà, molti processi naturali, come le eruzioni vulcaniche e le attività umane – quali ad es. il bruciare carbone – possono immettere nell’aria miliardi di microscopiche particelle fuse. Queste possono piovere a migliaia di chilometri dalle loro fonti e imitare l’aspetto delle micrometeoriti. Distinguere le micrometeoriti vere richiede degli strumenti disponibili solo in un laboratorio di fascia alta.

Dunque, per confermare che le sferule da voi trovate sono effettivamente micrometeoriti, potete rivolgervi a un laboratorio – ad esempio universitario – attrezzato con un microscopio elettronico a scansione. Un’analisi approfondita può confermare che la composizione delle vostre sferule corrisponda a quella delle micrometeoriti, che tendono ad essere ricche di olivina, una pietra semipreziosa verdastra.

Alcune belle micrometeoriti osservate al microscopio elettronico nell’ambito del Progetto Stardust descritto in seguito. (fonte: Jon Larsen / Università di Oslo)

I campioni di micrometeoriti contengono in gran parte ferro e leghe di nichel comuni nelle micrometeoriti, ma rare nelle rocce legate alla Terra perché questi metalli si ossidano rapidamente. I recenti arrivi sono spesso più densamente striati di un campione medio prelevato dall’Antartide o dal fondo dell’oceano. Ciò suggerisce che sono arrivati ​​a una velocità particolarmente alta.

La velocità con cui le micrometeoriti colpiscono l’atmosfera è dettata dalle forze gravitazionali combinate fra loro loro dei vari pianeti del Sistema Solare. Il fatto che, a quanto pare, le micrometeoriti stiano arrivando più velocemente ora rispetto al passato potrebbe essere perché le orbite dei pianeti sono in posizioni diverse, l’una rispetto all’altra, rispetto a un milione di anni fa.

L’idea di “micrometeoriti dalla grondaia divenne di moda grazie a uno studio del 1940 del meteorologo americano Harvey Nininger. In seguito, studi successivi hanno scoperto che un’abbondanza di microsfere magnetiche cadevano lontano dalle aree urbane, mentre l’inquinamento moderno è pieno di particelle metalliche che aggiungono un flusso costante di “false” micrometeoriti.

Tuttavia, la ricerca di micrometeoriti è un progetto divertente e facile da eseguire sul fondo di un secchio con un supermagnete NIB (neodimio-ferro-berillio). Basta posizionare il secchio sotto l’estremità di una grondaia e vedere cosa succede. Scopriremo che in realtà la pioggia è composta pure da micrometeoroidi, le piccole particelle di polvere che si schiantano nell’atmosfera terrestre.

Nel Progetto Stardust, alcuni ricercatori prevalentemente britannici hanno individuato, in circa 300 kg di materiale proveniente da tetti di Oslo e di Parigi (per un’area di raccolta totale che copre 30.000 metri quadrati), ben 500 micrometeoriti. Di queste particelle identificate, 48 sono state successivamente incorporate nella resina e lucidate per un’ulteriore caratterizzazione.

Una micrometeorite a base di olivina raccolta nell’ambito del Progetto Stardust osservata al microscopio elettronico SEM. (foto di Siri Simonsen e Jon Larsen)

Dunque, il Santo Graal della ricerca sulle micrometeoriti sarà trovare un modo per separare le vere micrometeoriti dalla contaminazione terrestre. In questo modo, per i ricercatori i tetti dei centri urbani potrebbero aggiungersi agli hot-spot (o “punti caldi”) di caccia alle meteoriti, insieme ai campi di ghiaccio spazzati dal vento dell’Antartide ed ai deserti torridi del mondo.

Leave a Reply