Moscerini in Levitazione Magnetica Offrono Importanti Indizi Sul Futuro dell'Esplorazione Spaziale

Usando dei potentissimi magneti per far levitare dei moscerini è servito ad un gruppo di ricercatori dell'Università di Nottingham per capire come gli organismi biologici vengono influenzati dalle condizioni di assenza del peso nello spazio. Il team ha mostrato che simulazione l'assenza di peso nei moscerini qui sulla Terra, con l'aiuto di magneti, fa si che i moscerini inizino a muoversi molto più velocemente. Questo è lo stesso effetto visto anche durante simili esperimenti portati avanti sulla Stazione Spaziale Internazionale. Dr. Richard Hill, ricercatori dell'EPSRC e della School of Physics and Astronomy dell'Università di Nottingham, ha diretto il team, e la loro ricerca è pubblicata sulla recente edizione del Royal Society Journal Interface.

"Non è pensabile di usare questa tecnica per investigare sugli effetti dell'assenza del peso sugli umani direttamente: non esistono magneti in grado di fare questo. Tuttavia, studiando gli effetti su un organismo "modello", come i moscerini, ci permetterà di ottenere comunque importanti informazioni riguardo agli effetti dell'assenza di peso su particolari meccanismi biologici." ha spiegato il Dr. Richard Hill.

"E' anche importante ricordare che, nei nostri futuri viaggi di esplorazione spaziale, per costruire basi sulla Luna o Marte, o su altri pianeti, sarà di cruciale importanza avere una buona comprensione degli effetti della mancanza del peso sugli organismi viventi: la nostra sopravvivenza a lungo termine richiederà ovviamente di portare nello spazio con noi anche diversi altri organismi biologici."

I materiali magnetici che sono più familiari a noi sono i materiali ferromagnetici come il ferro, che è fortemente attratto dai campi magnetici. Tuttavia, la maggior parte dei materiali biologici sono influenzati da diversi tipi di magnetismo chiamato diamagnetismo, in cui gli oggetti sono debolmente respinti dai campi magnetici.
Il team di scienziati dell'Università di Nottingham ha usato un potentissimo magnete superconduttivo per produrre un campo magnetico di una potenza intorno ai 16 Tesla, cioè approssimativamente 350.000 volte più potente del campo magnetico della Terra!

All'interno del magnete solenoide superconduttivo, le forze repulsive diamagnetiche sui moscerini possono essere abbastanza grandi da controbilanciare la forza della gravità per farli levitare! Questo effetto fu dimostrato per la prima volta dal fisico Andre Geim, vincitore del premio Nobel, insieme ai suoi colleghi dell'Università di Nijmegen, nel 1997, quando hanno usato la stessa tecnica per far levitare una rana.

"E' importante ricordare che per quanto riguarda gli organismi viventi, la forza di levitazione controbilancia la forza della gravità fino al livello molecolare. Questo significa che possiamo comparare la forza di levitazione, che controbilancia la forza della gravità nel nostro magnete, con la forza centrifuga che controbilancia la forza della gravità nel caso degli astronauti in orbita Terrestre." ha dichiarato il Dr. Hill.
"In orbita, sulla Stazione Spaziale Internazionale per esempio, la gravità è comunque presente, ma dato che il corpo orbitante è effettivamente in "caduta libera", la forza centrifuga subita dagli astronauti (causata dal loro rapidissimo movimento in orbita terrestre), è abbastanza grande da controbilanciare la forza della gravità. Qui invece usiamo la forza diamagnetica al posto della forza centrifuga."

Ovviamente gli scienziati devono stare anche molto attenti quando usano campi magnetici così potenti perché questi hanno anche altri effetti sugli organismi viventi. Tuttavia, questi effetti sono stati controllati esaminando il comportamento dei moscerini in diverse parti del magnete: al centro del magnete solenoide, c'è un potentissimo campo magnetico ma non c'è una forza diamagnetica, quindi i moscerini risentono della normale forza di gravità. Comparando come i moscerini si comportano al centro del magnete piuttosto che sui margini, gli scienziati hanno potuto isolare i differenti effetti del forte magnetismo sugli organismi viventi.

"Quello che abbiamo mostrato è che i moscerini nel magnete si comportano allo stesso modo di quando sono stati analizzati nello spazio. Camminano molto più velocemente. Perché lo fanno, non lo sappiamo ancora. Potrebbe essere che i moscerini semplicemente trovano lo spostarsi in assenza di gravità più facile per le loro giunture e muscoli, o può essere un qualche tipo di risposta alla loro confusione riguardo alla mancanza di una direzione precisa per il su e giù, in assenza di gravità." ha spiegato Dr. Hill.

La levitazione diamagnetica non controbilancia la gravità in maniera così perfetta alla "vera" mancanza di peso subita nello spazio, ma può essere usata per vedere quali esperimenti sono migliori o più interessanti da fare nello spazio prima di spendere molti soldi per spedire l'esperimento in orbita.

Il vantaggio di questi esperimenti a terra è che sono molto meno costosi e più facili da fare. Inoltre gli scienziati non si devono preoccupare degli effetti della forte forza G che dovranno subire i moscerini prima di arrivare nello spazio, a bordo del razzo.
Per di più, è anche facile fare il paragone tra moscerini nell'ambiente con gravità e quello senza gravità: gli scienziati posizionano l'esperimento in differenti parti del magnete e possono simulare una varietà di gravità che va da zero-g a 2g, cioè due volte la gravità terrestre. Questo permette loro di simulare anche gravità intermedie come quelle presenti sulla Luna o su Marte.

Il loro studio è stato condotto in collaborazione con gli scienziati del Centro de Invetigaciones Biologicas di Madrid, e ha avuto luogo a Nottingham, grazie al magnete fornito dalla Oxford Instruments. Il progetto è sopportato dalla UK Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC).

http://www.nottingham.ac.uk/news/pressreleases/2012/january/magnetically-levitated-flies-offer-clues-to-future-of-life-in-space.aspx

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