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Nell´universo di Star Trek geologi sembrano una razza abbastanza diffusa, per esempio il primo contatto dell´umanità con una specie aliena avviene quando una spedizione geologica di Vulcaniani deve atterrare sulla terra degli anni ´50 del secolo scorso per un guasto alla loro astronave (trama in un episodo della recente serie televisiva Enterprise e accenata nel film "Star Trek: Primo Contatto"). Sembra logico che una civiltà spaziale abbia bisogno di grandi quantità di materia prima e combustibili, se non disponibile sul proprio pianeta sara necessario una industria mineraria spaziale e specialisti qualificati per la ricerca di rocce e minerali extraplanetari.
Miniere di minerali conosciuti e sconosciuti vengono spesso citate nella serie TV e di tanto in tanto i membri dell´Enterprise si teletrasportano sulla superficie di un pianeta per scannerizzare i componenti mineralogici e raccogliere alcuni campioni (anche se il tritanium é talmente resistente che é campionabile solo grazie a un phaser).
Spock riesce ad analizzare grazie al suo tricorder geologico una grande varietà di sostanze, siano essi elementi puri o minerali. Per convenzione terrestre il nome di un minerale finisce con il suffisso di “-ite” mentre un elemento termina con "-ium" oppure "-um", "-on", "-gen" o "-ine". Purtroppo sembra che questa nomenclatura non viene sempre applicata con il rigore scientifico necessario nell´universo di Star Trek (un comportamento che appare altamente illogico). Ma dato che si tratta di sostanze sconosciute alla scienza terrestre ci si può chiudere un occhio.
Di fatti possono esistere degli elementi pesanti (con un peso atomico superiore al 184, la scienza terrestre si é fermata a atomi con un peso non superiore a 118) ancora sconosciuti sulla cosiddetta´isola di stabilità, una zona in cui il rapporto tra le particelle subatomiche che compongono un atomo é tale che la materia rimane stabile e non radioattiva.
Piú di 125 minerali vengono nominati nel corso della trama di Star Trek (serie televisiva, film, animazione), perlopiù solo di passaggio, ma alcuni giocano un´importante ruolo come materia prima. Il lithium o dilithium, essenziale per i reattori di energia e la propulsione, il silicone e silicio, come sostanza alternativa al carbonio in forme di vita, il tritanium, elemento 21.4 volte più resistente del diamante e per questo probabilmente molto utile nella costruzione di astronavi. In un´episodio il capitano Kirk si salva contro il terribile Gorn solo grazie all´utilizzo di zolfo, carbonio e nitrato di potassio per creare polvere da sparo e dei diamanti come pallottole ad alto effetto d´impatto.
Comunque sono solo 23 i minerali realmente conosciuti usati nella saga, di cui solo uno – l´olivine – é stata realmente trovata in materiale extraterrestre. Curiosamente il quarzo, uno dei minerali più comuni sulla terra, non viene quasi mai menzionato nella serie, ma un cristallo, di cui Kirk contempla la bellezza, é stato usato come controfigura del dilithium. Il dilithium é l´unica materia capace, per via della sua struttura cristallina, di interagire con l´antimateria e per questo viene usata in tutti i reattori materia-antimateria in uso nella federazione.
Il comune salgemma, gioca un ruolo nell´episodio "trappola umana" con una creatura aliena che per sopravvivere deve cibarsi dei sali sciolti nel sangue umano. L´unico modo di sconfiggere questa creatura é di procurarsi una manciata di halite (il termine mineralogico del salgemma) per attirare il mostro in una trappola.
La geologia di un remoto pianeta e sopratutto il silicone gioca un´intrigante ruolo nell´episodio “il mostro dell´oscurità”, in cui una colonia mineraria viene attaccata da una forma di vita, ma non come la conosciamo noi...
Può sorprendere che non esiste una definizione inequivocabile per il concetto di vita – una possibile definizione lo caratterizza come un sistema complesso, non in equilibrio termodinamico con l´ambiente circostante e perciò costretto a ricercare, incorporare e trasformare materia e energia per sostenersi e capace di creare copie di se stesso. Ma alcuni di questi caratteri possono essere riscontrati anche in sistemi inorganici, come cristalli e alcune forme di vita, come i virus, non possiedono tutti i requisiti descritti.
Ma qualunque cosa sia, la vita é tenace. Sul pianta terra forme di vita sono state scoperte in pressoché tutti gli ambienti estremi, come sorgenti idrotermali, laghi tossici o bollenti e anche nel poco liquido intrappolato in un´ghiacciaio.
Esistono batteri (Bacillus infernus) fino a una profondità di 5.278 metri, che consumano le rocce per il loro metabolismo e secondo stime ottimistiche potrebbero esistere fino a una profondità di 5 a 12 chilometri nella crosta terrestre.
Una forma di vita necessità della presenza di complesse molecole, sulla terra queste molecole sono perlopiù composte da carbonio, in grado di produrre complesse molecole stabile nel tempo. Le molecole di carbonio hanno due grandi vantaggi: Per primo sono stabili in un ampio raggio di temperature. Il batterio Pyrolobus fumarii é stato rinvenuto in prossimità di sorgenti idrotermali nell´Oceano Atlantico, a 3.650 metri sotto il livello del mare e resiste almeno fino a 115 gradi. In rocce dell´Antartide sopravvivono batteri della specie Polaromonas vacuolata fino a temperature di meno 50 gradi. Le molecole a base di carbonio sono anche molto resistente contro l´impatto destabilizzante di ossigeno e idrogeno. Esistono batteri capaci di sopravvivere in acque acide, fino a un pH di 5 e in acque altamente alcaline (con pH superiore a 9).
Perciò il carbonio e un elemento molto propenso per la vita e Mister Spock nell´episodio “il mostro dell'oscurita” riassume la questione nelle parole seguenti:
“La nostra vita, come noi la conosciamo é basata su una certa combinazione di composti di carbonio, ma che ne dice se fosse basato su un altro elemento, per esempio silicone.”
In questo episodio l´Enterprise viene chiamata per una emergenza sulla colonia mineraria su Janus VI, planetoide (?) ricco di uranio, platino, pergium e altri metalli. Diversi casi di incidenti mortali portano alla scoperta di una creatura sotterranea e sconosciuta e – fatto più affascinante – non basata sul carbonio, ma sul metallo elementare silicio: una specie che si autodefinisce “Horta”.
Già nel 1891 l´astrofisico Julius Schreiner propose che il silicio potrebbe sostituire il carbonio in forme di vita extraterrestri. In teoria anche altri elementi, come boro, azoto, silice, fosforo e zolfo, sono in grado di formare catene molecolari e polimeri, necessari per un metabolismo. Questi elementi possono formare molecole anche tra di essi e - interessante per una forma di vita in ambienti extraterrestri - possono formarle anche in liquidi alternativi all´acqua, che sulla terra agisce come soluzioni in cui avvengono le reazioni chimiche necessarie alla vita. Possibili alternativi liquidi includono l´azoto, metano, diversi tipi di alcool, ammonio e composti di carbonio e azoto, sostanze abbastanze diffuse nell´universo.
Un´vantaggio del silicio é la sua particolare affinità verso altri metalli, ma anche verso carbonio, fosforo, ossigeno, zolfo e allogeni, formando composti complessi. Di fatti silicati formano la maggioranza della diversità mineralogica del pianeta terra, ma comunque si tratta di strutture cristallini, regolari e perfette ma comunque troppo semplici per definirle “vive”.
Un grande svantaggio e che complessi e irregolari polimeri di silice, i silani, sono poco effettivi e stabili sotto condizioni terrestri. Ma su un mondo esotico e extraterrestre potrebbero esistere le condizioni particolari necessarie per una vita basata sul silicone. Silani complessi potrebbero esistere in una atmosfera priva o povera di ossigeno, asciutta e molto fredda, con un solvente liquido tipo metano. Sotto queste circostanze potrebbero formare membrani e cavità, al cui interno si potrebbero sviluppare una chimica adatta alla vita – in modo analogo le cellule umane sono protette da uno strato di lipidi.
Ulteriore svantaggio del silicio e il suo problematico smaltimento. Le forme di vita superiore sulla terra usano l´ossigeno per sostenere il loro alto tasso di metabolismo, producendo come scarto ossido di carbonio, un gas. Ma ossido di silice avrebbe una forma solida, una forma di vita al silicone dovrebbe produrre “mattoni” durante la sua respirazione e possedere un´particolare sistema per liberarsene – forse sotto forma di guscio esterno, simile a quello prodotto dalle diatomee?
In ogni caso il metabolismo e tasso di riproduzione di di questa creatura ipotetica sarebbe bassissima e noi forse neanche capaci di identificarla come forma di vita… il che ci riporta a Spock, che nell´episodio “Pianeta Deneva” filosofizza: "Non é vita come la conosciamo o comprendiamo!"
Bibliografia:
FOURESTIER, J.de (2005): The Mineralogy of Star Trek. Axis, Vol.1(3): 1 - 24
PICKOVER, C.A.(1999): The Science Of Aliens.basic Books: 240
SCHULZ-MAKUCH, D. & IRWIN, L.N. (2006): The prospect of alien life in exotic forms on other worlds. Naturwissenschaften. Vol.93: 155-172
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