Il Sole 24 Ore, 30 ottobre 2016
Uno sciame di particelle all’origine della vita?
Lo studio dei raggi cosmici è tra i settori più fertili della fisica moderna. Essi sono particelle cariche, distribuite su un enorme intervallo di energie, che a ogni istante bombardano la terra. Il Sole è responsabile di gran parte della produzione dei raggi cosmici generando un flusso di elettroni, protoni e nuclei di elio di bassa energia, chiamato vento solare. Occasionalmente, in prossimità delle macchie solari, si hanno tempeste magnetiche che accompagnano l’espulsione di fiotti di particelle di maggiore energia, che nelle regioni polari possono dare origine al fenomeno delle aurore. Oltre alle particelle provenienti dal Sole, c’è una frazione più energetica e scientificamente più interessante che giunge a noi da sorgenti lontane sia dall’interno della nostra Galassia sia dallo spazio profondo. Queste particelle raramente raggiungono la superficie della terra, perchè sono deviate o intrappolate dal campo magnetico terrestre. Indipendentemente dalla loro origine, i raggi cosmici interagiscono con i nuclei di azoto e ossigeno negli strati alti dell’atmosfera, producendo sciami di particelle che, se l’energia del primario è sufficientemente elevata, possono arrivare a livello del mare, e addirittura penetrare strati di roccia. Diversamente dalla luce delle stelle e delle galassie, che ci raggiunge con un percorso rettilineo, i raggi cosmici di origine extrasolare, elettricamente carichi, sono influenzati, nel loro cammino, dall’azione dei campi magnetici prodotti dai corpi celesti, che deviano il loro percorso e ci impediscono di identificarne le sorgenti. È altamente probabile che la maggioranza dei raggi cosmici venga prodotta, all’interno della nostra galassia, durante le esplosioni delle supernovae.
Recentemente, il satellite Ace della Nasa ha osservato nei raggi cosmici un isotopo radioattivo del ferro (Fe-60) con una vita media di pochi milioni di anni. Questa scoperta, assieme allo studio dei fossili, suggerisce che due recenti estinzioni di massa, avvenute rispettivamente 2 e 8 milioni di anni fa, possano essere state causate dall’esplosione di supernovae a circa 300 anni-luce dalla Terra. In che modo? Un grande aumento della loro intensità a livello del mare può avere distrutto il plancton che vive in superficie. D’altra parte, la presenza di radiazione ionizzante sulla superficie terrestre può anche avere accelerato il tasso naturale di mutazioni genetiche, favorendo l’evoluzione della vita e la comparsa di nuove specie.
Inoltre, i raggi cosmici hanno un ruolo nella formazione di nuvole, e nella conseguente riduzione dell’irraggiamento solare che causò le glaciazioni che precedettero l’arrivo dell’Uomo. Le esplosioni di supernove non sono però gli eventi più energetici del nostro Universo: fuori dalla nostra galassia, esistono fenomeni ancora più violenti, che producono i raggi cosmici ultraenergetici, la cui natura e origine è ancora un mistero.
Alla caccia di questi formidabili acceleratori naturali, scienziati da tutto il mondo, in maggioranza tedeschi, italiani e argentini, hanno costruito, nella pampa argentina, l’Osservatorio Pierre Auger. Dall’inizio del nuovo millennio, 1600 rivelatori, distribuiti su una superficie di 3000 chilometri quadrati, rivelano il segnale prodotto dai raggi cosmici ultraenergetici, alla ricerca di eventuali sorgenti nell’emisfero meridionale del cielo. E ora, giapponesi e statunitensi sono impegnati nell’espansione di un altro Osservatorio, il Progetto Telescope Array, nel deserto dello Utah, per scrutare l’altra metà del cielo.