Attività Didattica
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Dove scienza, memoria e profondità si incontrano
Il METEORLAB offre ai visitatori la possibilità di avvicinarsi all’affascinante mondo scientifico e tecnologico attraverso l’esplorazione di un luogo unico per le caratteristiche logistiche ed un’eccellenza a livello internazionale negli studi dell’attività solare del passato basati sull’analisi delle meteoriti. Nel METEORLAB, la memoria del “passato” del Sole si intreccia con la memoria storica del Novecento e con la contemporaneità.
Il percorso di visita si snoda tra le gallerie del Laboratorio ed in quelle esterne che presentano le caratteristiche originarie del rifugio antiaereo, risalente alla Seconda Guerra Mondiale. Oltre all’esposizione di alcune meteoriti, lungo il percorso vengono presentate brevi dimostrazioni con supporti multimediali, simulatori e strumenti che rendono la visita più interattiva. L’attività è modulata in base alla tipologia dei gruppi di studenti ed è rivolta sia alle scuole primarie sia alle scuole secondarie di primo e secondo grado.
Un percorso per osservare,
comprendere e scoprire
Insieme agli studenti si cercherà di dare risposta ad alcune curiosità:
Cosa sono le meteoriti?
Da dove provengono?
Perché si studiano sotto terra?
Perché le meteoriti sono rivelatori dell’attività del Sole nel passato?
Radioattività naturale e raggi cosmici
In preparazione alla visita del laboratorio METEORLAB si consiglia l’approfondimento dei seguenti temi.
Radioattività naturale
La radioattività naturale è la proprietà di alcuni nuclei atomici instabili di trasformarsi spontaneamente in nuclei più stabili, emettendo radiazioni. Questo processo, scoperto alla fine dell’Ottocento, è presente da sempre e continua tuttora in modo del tutto naturale.Origine dei radionuclidi naturali
I radionuclidi naturali possono essere suddivisi in due grandi categorie:
Tipi di radiazioni emesse
I nuclei instabili possono emettere diversi tipi di radiazioni:
Radioattività naturale nell’ambiente
La radioattività naturale è ovunque: nel suolo, nell’acqua, nell’aria e perfino nel nostro corpo. Le principali fonti sono:Raggi cosmici
I raggi cosmici sono particelle ad altissima energia provenienti dallo spazio. Furono scoperti all’inizio del Novecento.
Origine e composizione
Arrivano sulla Terra direttamente dallo spazio.
Sono composti principalmente da protoni (circa il 90%), nuclei di elio e, in minor misura, nuclei più pesanti.
Sono prodotti dall’interazione dei raggi cosmici primari con l’atmosfera terrestre.
Tra questi troviamo muoni, pioni, elettroni e fotoni.
Le sorgenti dei raggi cosmici primari includono:
Emette particelle energetiche soprattutto durante le tempeste solari.
Esplosioni stellari che accelerano particelle a energie elevatissime.
Come pulsar e buchi neri.
Interazione con l’atmosfera
Quando un raggio cosmico primario colpisce l’atmosfera, genera una cascata (detta sciame) di particelle secondarie, che raggiungono la superficie terrestre.
I muoni, in particolare, sono abbastanza penetranti da attraversare edifici e montagne, e vengono utilizzati in tecniche di imaging come la muografia.
Effetti e applicazioni
I raggi cosmici contribuiscono alla radioattività naturale, soprattutto attraverso la produzione di isotopi cosmogenici. Hanno anche un ruolo nella ionizzazione dell’atmosfera e possono influenzare fenomeni come la formazione delle nubi.
Dal punto di vista tecnologico, rappresentano una sfida per l’elettronica spaziale e per gli astronauti, che devono essere protetti da dosi elevate di radiazioni. Allo stesso tempo, lo studio dei raggi cosmici ha permesso importanti scoperte in fisica delle particelle, come quella del muone.
I corpi minori del Sistema Solare
Alla categoria dei corpi minori del Sistema Solare appartengono gli asteroidi, i meteoroidi, le comete e gli oggetti transnettuniani. In generale si tratta di corpi celesti che orbitano intorno al Sole, ma che non appartengono alle categorie di pianeti, pianeti nani e loro satelliti naturali.
Il loro studio è molto importante perché permette di comprendere meglio la formazione e l’evoluzione del Sistema Solare: si tratta infatti di corpi che possono non aver subito una differenziazione importante come successo ai pianeti o che non si sono differenziati affatto, il che permette di considerarli come fossili primitivi e residui del disco protoplanetario.
Gli asteroidi sono piccoli corpi celesti che orbitano intorno al Sole. Possono avere composizioni differenti: rocciosa, metallica, mista oppure essere ricchi di carbonio.
Le loro dimensioni possono essere molto diverse: in generale la grandezza minima per poter essere definito asteroide è compresa tra 1 e 10 metri. Le forme sono irregolari perché non hanno una massa sufficiente affinché la gravità possa far assumere loro una forma sferica.
Principalmente si trovano nella Fascia principale degli asteroidi, tra Marte e Giove, e possono avere anche piccole lune. Si ritiene che siano residui del disco protoplanetario non incorporati dai pianeti.
I meteoroidi sono corpi celesti molto piccoli di tipo roccioso, metallico o misto. Sono ancora più piccoli degli asteroidi: secondo la definizione dell’Unione Astronomica Internazionale, le loro dimensioni vanno da pochi millimetri a 1 metro.
Possono originarsi da collisioni tra asteroidi, dalla rottura dei nuclei cometari vicino al Sole e dagli impatti di asteroidi o comete sulle superfici dei pianeti rocciosi o delle lune.
Quando attraversano l’atmosfera, vengono vaporizzati completamente o parzialmente e la scia luminosa che producono si chiama meteora. Se raggiungono il suolo sopravvivendo al passaggio in atmosfera, vengono chiamati meteoriti.
Le comete sono piccoli corpi celesti con un nucleo formato principalmente da frammenti di roccia, polvere e ghiaccio d’acqua, ma anche da altre sostanze come monossido di carbonio, anidride carbonica, metano e ammoniaca.
Le dimensioni dei nuclei variano tra le centinaia di metri e le decine di chilometri. Oltre al nucleo, le comete sono composte anche da una chioma e da una o due code.
La chioma è causata dalla sublimazione dei ghiacci superficiali del nucleo. Le code possono essere due: una ionica, spazzata dal vento solare e diretta in senso opposto al Sole, e una di polveri, più curva e legata alla forma dell’orbita.
Sono corpi celesti la cui orbita è interamente, o per la maggior parte, oltre l’orbita di Nettuno.
Le zone principali sono tre: la fascia di Kuiper, estesa tra circa 30 e 50 UA; il disco diffuso, che contiene corpi ghiacciati con traiettorie molto eccentriche e inclinate; e la nube di Oort, molto più estesa e sostanzialmente sferica.
Si ritiene che proprio la nube di Oort possa essere la regione di provenienza delle comete con il periodo orbitale più lungo, superiore ai 200 anni.
Le meteoriti famose
Alcune meteoriti hanno avuto un ruolo fondamentale nella ricerca scientifica e rappresentano oggi veri e propri punti di riferimento per lo studio del Sistema Solare.
Hoba (Namibia)
È la meteorite più massiccia presente sulla Terra, con circa 60 tonnellate. Si ritiene sia caduta oltre 80.000 anni fa proprio nel luogo in cui si trova oggi. Composta per l’84% da ferro e per il 16% da nichel, è classificata come una meteorite ferrosa di tipo atassite. Fu scoperta casualmente da un agricoltore mentre arava il terreno.
Murchison (Australia, 1969)
Tra le meteoriti più studiate: al suo interno sono stati trovati oltre 100 amminoacidi, composti alla base della vita. È una meteorite carbonacea primitiva con un’età stimata di 7,5 miliardi di anni, quindi potenzialmente di origine extrasolare.
Allende (Messico, 1969)
Una delle meteoriti più studiate della storia. Furono recuperate oltre due tonnellate di materiale dopo la sua caduta. È una condrite carbonacea estremamente primitiva. Un suo frammento è conservato nel METEORLAB.
Elephant Moraine 79001 (Antartide, 1979)
Prima meteorite marziana di cui è stata confermata con certezza l’origine. Contiene inclusioni di vetro con composizioni isotopiche identiche a quelle misurate nell’atmosfera di Marte dalla sonda Viking.La paleoclimatologia
La paleoclimatologia è una branca delle scienze della Terra che ha come obiettivo quello di ricostruire e studiare l’andamento del clima in epoche passate.
In assenza di strumenti meteorologici, i dati utilizzati sono di tipo indiretto e si basano su proprietà chimico-fisiche. Questi dati, chiamati proxy, possono essere misurati nei cosiddetti archivi terrestri, cioè nei luoghi della Terra che conservano informazioni climatiche del passato.
I proxy sono indicatori indiretti del clima del passato. Non derivano da misure meteorologiche dirette, ma da proprietà chimico-fisiche conservate negli archivi naturali.
Il proxy più noto è il δO-18, cioè il rapporto di abbondanza tra l’isotopo 18 dell’ossigeno e l’isotopo 16. È stato fondamentale per ricostruire variazioni di temperatura e di volume dei ghiacci nel passato.
Gli archivi più utilizzati e conosciuti sono i sedimenti marini, i ghiacci polari, gli anelli degli alberi, i pollini, i coralli e le stalagmiti.
Ognuno di questi conserva tracce preziose che permettono di ricostruire le condizioni ambientali e climatiche di epoche molto lontane.
Le principali scale temporali del clima
La paleoclimatologia ha permesso di ricostruire il clima del passato, identificando cicli e variazioni su scale temporali molto diverse.
Ere glaciali ed Ere interglaciali, su grandi scale temporali, dell’ordine di milioni di anni.
Periodi glaciali e interglaciali, iniziati circa 2,6 milioni di anni fa durante il Quaternario, su scale temporali medie di centinaia di migliaia di anni.
Variazioni climatiche più brevi, su scale di decine o centinaia di anni, come le fasi fredde associate a periodi di Sole quieto o le fasi di riscaldamento climatico.
Variazioni di breve scala e fattori esterni
Tra le variazioni di breve durata che influenzano il clima vi sono, per esempio, quelle legate ai cicli solari, con periodicità di circa 11 anni e di circa 200 anni.
Esistono anche fenomeni non ciclici che possono influenzare il clima, come le eruzioni vulcaniche. Le ceneri emesse in atmosfera possono infatti causare abbassamenti di temperatura, con effetti che possono durare da alcuni anni fino a parecchi decenni.
I rifugi antiaerei di Torino
Nel corso della Seconda Guerra Mondiale, nel capoluogo piemontese come in tante altre città d’Italia e d’Europa, furono costruiti numerosi rifugi antiaerei a protezione della popolazione dagli attacchi nemici.
Nella sola città di Torino furono costruiti 45 ricoveri pubblici di protezione antiaerea e, allo stesso tempo, per evitare ai cittadini tragitti eccessivamente lunghi prima di riuscire a raggiungere il ricovero più vicino, fu fortemente incentivata la costruzione di rifugi privati antiaerei nelle case, nelle scuole e nei posti di lavoro.
Con la fine della Seconda Guerra Mondiale buona parte dei rifugi antiaerei vennero chiusi per motivi di sicurezza e smantellati per il recupero dei materiali utili in un piano di ricostruzione generale. Il loro ricordo diventò sempre più lontano nel tempo e nella memoria, e solo le testimonianze di chi visse gli anni di guerra, i lavori di trasformazione delle città e i documenti d’archivio hanno dato la possibilità di riscoprire, a distanza di decenni, alcune di queste strutture ipogee considerate perdute.
Alcuni rifugi antiaerei di Torino
Il rifugio del Monte dei Cappuccini
Il METEORLAB è situato a una profondità di 30 metri nelle gallerie del più grande rifugio antiaereo di Torino, ultimato nel 1944 ed utilizzato dalla popolazione durante gli ultimi bombardamenti della città.
Schema planimetrico del rifugio del Monte dei Cappuccini.
Crediti: Servizio tecnico lavori pubblici Città di Torino, Planimetria, Affari lavori pubblici, settore ponti, canali e fognature, cartella 28, fascicolo 7, A.S.C.T.
Schema delle gallerie e dell’area del Laboratorio scientifico.
Crediti: Istituto di Cosmogeofisica del CNR
Il rifugio, di proprietà del Comune di Torino, è costituito da una serie di otto gallerie che si affacciano su via Giardino e da una griglia più interna di ampi corridoi (2,30 m di larghezza × 2,70 m di altezza, Figura 2).
Sei delle otto gallerie hanno accesso murato, mentre due sono utilizzabili, una come ingresso principale e l’altra come accesso carrabile e di emergenza.
Circa i 4/5 del rifugio sono rimasti allo stato originale, mentre la rimanente area è sede del Laboratorio scientifico (parte blu di Figura 2).
Il percorso di visita
L’attività viene svolta all’interno degli spazi del METEORLAB, in particolare si utilizzerà una delle otto gallerie che costituivano il vecchio rifugio antiaereo, riadattata per ospitare il laboratorio.
Il percorso prevede una visita guidata della durata di un’ora attraverso la galleria, utilizzando pannelli e contenuti digitali, con la possibilità di vedere apparecchiature del laboratorio usate dai ricercatori, oltre a una piccola collezione di meteoriti.
Verrà anche usato un piccolo dispositivo (una cosmic box) che permetterà di misurare i raggi cosmici in loco per poter vedere e ragionare sull’impatto della copertura del laboratorio sul conteggio delle particelle.
A conclusione della visita, si passerà anche attraverso una parte della galleria ancora allo stato originale, dove si trova l’uscita.
Non è prevista la possibilità di visitare liberamente gli spazi, ma solo prenotando la visita guidata.
All’interno della galleria vi sono i servizi igienici e un piccolo guardaroba non custodito.
Continua la tua esperienza
Costruisci una meteorite
Provare a costruire in classe una meteorite o un asteroide è un’ottima attività STEM per comprendere meglio la storia e le caratteristiche di questi corpi minori.
A seconda del grado scolastico, si possono proporre materiali più semplici e predefiniti (per esempio l’argilla o una spugna) e seguire delle istruzioni tutti insieme; oppure si possono lasciare più liberi gli studenti dando loro una consegna chiara e lasciandogli il compito di trovare quali materiali meglio si possono adattare alla rappresentazione delle meteoriti o degli asteroidi, caratterizzandone anche la superficie e la diversa composizione.
A prescindere dalla soluzione scelta, è importante prevedere un momento di riflessione corale sulle caratteristiche di questi piccoli corpi celesti, aiutandosi con immagini vere di asteroidi ottenute con le missioni spaziali, sulla loro composizione (che può essere anche non uniforme) e sulle informazioni che possiamo ricavare.
Vedere l’invisibile: come costruire una camera a nebbia in classe
Come si possono vedere le particelle, come i raggi cosmici? Un metodo relativamente semplice consiste nel costruire una camera a nebbia, un rivelatore di particelle.
Semplificando, una camera a nebbia è una scatola trasparente ben chiusa, in cui all’interno c’è un gas trasparente sovrassaturo (vapore di alcol), a cui basta una piccola variazione delle condizioni per condensare. Il passaggio di una particella carica attraverso il gas causa la formazione di una scia visibile a occhio nudo, da cui è possibile ricostruire la direzione di arrivo della particella. Anche dallo spessore e dalla lunghezza della traccia è possibile ricavare caratteristiche della particella che ha attraversato la camera.
Unisciti a Prisma
PRISMA è Prima Rete Italiana per la Sorveglianza sistematica di Meteore e Atmosfera.
Il progetto prevede la realizzazione di una rete italiana di camere all-sky per l’osservazione di meteore brillanti (fireball e bolidi), per determinare le orbite degli oggetti che le provocano e delimitare le eventuali aree in cui recuperare le meteoriti arrivate al suolo. Al progetto partecipano ricercatori, Gruppi Astrofili e Osservatorî Astronomici e Meteorologici regionali e locali, ma possono partecipare anche le Scuole e i singoli cittadini.
Prisma INAF