ORIGINE DELLA VITA SULLA TERRA

ASTROBIOLOGIA

La Terra e la nascita della vitaARGOMENTI

• BIOLOGIA
• Evoluzione delle forme di vita
• Unicellulari e pluricellulari
• la vita e l'acqua
• la vita e l'aria
• SCIENZE DELLA TERRA
• Lo sviluppo del pianeta Terra dal punto di vista geologico
• Deriva dei continenti

obiettivi

• riconoscere le tappe che hanno portato alla comparsa dell'uomo
• riflettere sull'importanza che il clima riverse per lo sviluppo e l'evoluzione della vita
• ragionare sul tema dell'evoluzione e delle teorie evoluziuonistiche
• saper posiuzionare correttamnete, anche da un punto di vista matematico i fenomeni che hanno portato alla comparsa dell'uomo

• riconoscere le tappe fondamentali dello sviluppo della vita sul nostro pianeta
• saper evidenziare gli "elementi" fondamentali che fanno della Terra la culla della vita
• riconoscere l'importanza dell'acqua e dell'aria nello sviluppo di vita pluricellulare
• ragionare sull'importanza di mantenere inalterati gli equilibri degli ecosistemi

brainstorming

PIANETA TERRA - La culla della vita

Come ò nata la vitas sulla Terra?

In quali luoghi si sono sviluppate le prime forme di vita pluricellulari?

Quali fattori hanno permesso lo sviluppo della vita?

Quanho ha fatto la prima comparsa l'uomoIn quale periodo sono comparsi gli ominidi?

Dove si sono formate le prime forme di vita?

Perchè la Terra è la culla della vita?

ipotesi semplificatrice

Origine della vita sulla terra

Autore: Massimo Bubani

l'inizio

nasce il sistema solare

siamo prima dell'ora zero

...la storia inizia da una nebulosa planetaria generata da esplosione di una supernova: una stella arrivata alla fine del ciclo vitale.

l'ora zero

siamo all'inizio della nostra storia: si è formata la neonata Terra

dopo 10000 anni dalla formazione del Sistema Solare...

La neonata Terra era una palla di roccia fusa: una goccia gigantesca di lava incandescente. Per risalire alla data esatta del momento della formazione occorre studiare gli asteroidi, le meteoritI che si sono formate nello stesso periodo nel nostro Sistema Solare.

ore 00:08

la prima grande catastrofe ha inizio...

La catastrofe del ferro

Ora la Terra è una grande fornace con una temperatura sempre in aumento a causa delle migliaia di corpi che ogni giorno colpiscono il pianeta dall’esterno e ai fenomeni radioattivi che la scaldano dal suo interno.

ATTIVITA'

Quanti milioni di anni sono passato dalla formazione della Terra?(ricorda l'ipotesi esemplificatrice)

il destino di marte

Senza un nucleo metallico l’atmosfera terrestre in formazione si sarebbe dispersa nello spazio in poche migliaia di anni e la vita non avrebbe potuto svilupparsi. E’ il tragico destino capitato a Marte.

VS

ore 00:16

la catastrofe del ferro è terminata

si prepara un nuovo terribile evento...

Sulla superficie il ferro è completamente sparito. Sul nostro neonato pianeta si sta per verificare una seconda catastrofe che per poco non lo distrusse completamente

lo scontro con theia: un impatto planetario

Un giovane pianeta dal nome Thea delle dimensioni di Marte viaggia verso la Terra alla velocità di 15 km/s (20 volte più veloce di un proiettile). Una volta vicino, la sua gravità deforma la superficie della Terra: l’impatto è inevitabile e devastante. I due pianeti si fondono assieme: la Terra sopravvive mentre Thea si distrugge completamente.

DOMANDA

A tuo avviso, per quale motivo Thea si è distrutta completamante mentre la Terra è "sopravvissuta" all'impatto?

SI FORMA LA LUNA...

a seguito dell'impatto tra la terra e theia

L'impatto tra Theia e la Terra scaglia miliardi di detriti nello spazio. Nei 1000 anni successivi questi detriti formano un anello di rocce rosse e calde che orbita intorno alla Terra. Da qui nel giro di qualche migliaio di anni si forma la neonata Luna. Molto più vicina a noi, la Luna si trova a circa in quell’epoca a 22000 km dalla Terra (invece di circa 375000 km attuali).

ore 00:59

La nostra storia conosce un momento straordinario quando alcuni scienziati ritrovano alcune rocce di zirconio (cristalli di piccole dimensioni simili a diamanti) considerate ancora oggi le più antiche rocce mai rinvenute sul nostro pianeta e risalenti a 4,4 miliardi di anni fa.

troviamo l'acqua...

Studiando queste rocce si capì che il nostro pianeta si raffreddò molto velocemente ed era già freddo quando nel nostro orologio mancavano pochi istanti all'una di mattina.

ore 03:00

BOMBARDAMENTO METEORICO TARDIVO- A 3,9 miliardi di anni la Terra è ancora sotto l’attacco di detriti lasciati dalla formazione del Sistema Solare.

I meteoriti e le comete cadendo sulla Terra rilasciano cristalli di sale che contengono minuscole gocce d’acqua. Ogni meteorite porta piccole quantità di acqua ma siccome il bombardamento dura 20 milioni di anni le acque accumulano formando pozze.

DOMANDA

A tuo avviso, sulla Terra, gli impatti meteoritici avvengono ancora? Documentati trovando qualche informazione sulla rete

ore 03:00

A 3,9 miliardi di anni la Terra è ancora sotto l’attacco di detriti lasciati dalla formazione del Sistema Solare.

I meteoriti e le comete cadendo sulla Terra rilasciano cristalli di sale che contengono minuscole gocce d’acqua. Ogni meteorite porta piccole quantità di acqua ma siccome il bombardamento dura 20 milioni di anni le acque accumulano formando pozze.

0re 03:30

3,8 miliardi di anni fa

la Luna si allontana, Le onde si calmano e la Terra ruota su se stessa più lentamente. L’acqua ricopre completamente la superficie della Terra.

ore 04:00

Per qualche motivo legato alle forze gravitazionali del Sistema Solare qualcosa ha disturbato le orbite degli asteroidi e meteoriti che tornano a cadere numerosi sulla Terra. Oltre all’acqua questi meteoriti trasportano minerali e… amminoacidi dallo spazio fino al fondo dell’oceano buio.

+ Info

ABIOGENESI O PANSPERMIA?

un dilemma ancora irrisolto...

ABIOGENESI

PANSPERMIA

PREMESSA

40%

70%

90%

Tutte le forme di vita terrestre sono talmente simili a livello molecolare (omochiralità, codice genetico, ...) da suggerire che sia esistita un’unica abiogenesi!

Un fenomeno così complesso come quello della vita può essersi originato su scale di tempobrevi rispetto a quelle dell’evoluzione cosmica?

Il fatto che sulla Terra la vita sembri essersi formata rapidamente viene talvolta preso come un’indicazione che la vita si formi facilmente purchè l’ambiente diventi abitabile!

RICERCA

Fai una piccola ricerca sulle teorie abiogenetiche e biogenetiche evidenziando i punti critici. Scrivi una frase per ciascuna teoria che ne riassuma i punti chiave.

ore 05:45

3,5 miliardi di anni fa in un oceano poco profondo si formano strani organismi chiamati stromatoliti.

Ognuna di queste “rocce” è una montagna di batteri viventi. Questi batteri sono fotosintetici (capaci di svolgere la fotosintesi) e trasformano costantemente acqua e CO2 in glucosio e ossigeno.

ore 13:00

La Terra si arrugginisce...

L’ossigeno che riempie l’oceano trasforma le tracce di ferro in ruggine che si deposita sui fondali creando depositi di ferro dai quali ancora oggi estraiamo il minerale.

ore 16:00

siamo a 1,5 miliardi di anni fa

la

Terra, tuttavia, presenta gli ingredienti per lo sviluppo di vita complessa: acqua, ossigeno nell’atmosfera e energia chimica.

il

pianeta è vivo sia biologicamente che geologicamente. Nessun organismo pluricellulare è ancora comparso.

le

isole si spostano sotto la spinta delle placche tettoniche mosse dai moti convettivi del magma.

ORE 18:10

1,1 miliardi di anni fa

RODINIA

nel corso di 400 milioni di anni prende forma un supercontinente chiamato Rodinia.

ORE20:00

750 milioni di anni fa

Dai vulcani viene rilasciato fumo e gas ovunque. CO2 e acqua si mescolano formando una pioggia acida che viene assorbita dalle rocce coperte dall’acqua. Enormi quantità di CO2 restano intrappolate nelle rocce facendo diminuire l’effetto serra. In poche migliaia di anni la temperatura del pianeta precipita a circa -50°C. Siamo nella fase detta Terra a palla di neve (Snowball).

SNOWBALLTerra a palla di neve

ore 20:45

650 milioni di anni fa - Siamo nel periodo glaciale più lungo e freddo della storia della Terra.

ore 20:50

600 milioni di anni fa

La vita è sopravvissuta nelle profondità degli oceani.

L’atmosfera della Terra è calda; i giorni durano 22 orel’acqua abbonda così come la luce.

ore 21:20

540 milioni di anni fa - Siamo entrati nel Cambriano

La vita è rigogliosa negli oceani.

Negli oceani ci sono piante dappertutto e compaiono i primi molluschi.

ore 21:22

Compaiono i pesci

Ore 21:40

460 milioni di anni fa

Mentre la vita nell’oceano è abbondantissima, sulla terraferma compaiono sono organismi semplici e unicellulari. Questo perché il Sole sta ancora sterilizzando con i sui raggi tutta la superficie terrestre. La vita complessa presente nell’oceano qui non può ancora esistere.

ore 21:59

375 milioni di anni fa - compaiono gli ANFIBI

Compare il Tiktaalik

Nell’acqua compaiono i tiktaalik l’anello di congiunzione evolutivo tra pesci e anfibi. Capace di spostarsi per poco fuori dalle acque, il tiktaalik trova vegetazione in abbondanza. Usa le pinne come zampe. E’ il primo tetrapodo della storia della vita.

22:25

300 milioni di anni fa - Compaiono i RETTILI

Ecco i rettili

E’ l’abbondanza di ossigeno e cibo a permettere a questi mostri di avere le dimensioni che hanno. Compare anche una specie di lucertola dal nome ilonomo capace di deporre per la prima volta le uova sulla terraferma. L’uovo come stagno personale permette all’embrione di svilupparsi. L’uovo è un progresso evolutivo fondamentale. Sono comparsi i primi rettili!

22:28

La piu' grande estinzione della storia

290 milioni di anni fa siamo nella distesa siberiana… le piccole lucertole sono ora diventate rettili giganti (non sono i dinosauri). Tuttavia questi giganti hanno presto una fine. Una gigantesca eruzione basaltica invade l’attuale Siberia. Un immenso strato di mantello risale creando un mare infinito di lava. Il paradiso diventa un inferno. Tutto muore. Siamo di fronte alla più grande estinzione di massa della storia: l’estinzione del permiano.

ore 22:40

250 milioni di anni fa... niente sembra fermarli

ore23:32

150 milioni di anni fa ... compaiono gli UCCELLI

ore 23:40

65 milioni di anni fa...

L'impatto di un meteorite

65 milioni di anni fa un asteroide del diametro di 10 km più grande del monte Everest viaggia a oltre 70000 km/h in rotta di collisione con la Terra puntando dritto verso il golfo del Messico. L’impatto è devastante. una frazione di secondo che cambierà la storia della vita sulla Terra per sempre.

ATTIVITA'

Riassumi attarverso un piccolo schema le tappe che hanno portato alla comparsa di tutti i vertebrati

ore 23:45

47 milioni di anni fa

compare ida

L’atmosfera è simile a quella attuale e la temperatura è di circa T=24°C. un giorno dura poco meno di 24 ore. Siamo nelle condizioni simili alla Terra attuale. Fa la comparsa Ida il primo antenato delle scimmie antropomorfe.

ore 23:54

20 milioni di anni fa

Manca ancora qualcosa...

i continenti e gli oceani attuali si sono formati ma noi non ci siamo ancora… qualcosa deve ancora cambiare perché noi possiamo fare la nostra comparsa.

ore23:58:45

3,8 milioni di anni fa

compaiono gli australopitechi

Le montagna crescono e impediscono all’umidità degli oceano indiano di arrivare la foresta pluviale diventa piano piano una savana manca cibo e la scimmia scende dall’albero per cercare cibo. Compaiono gli australopitechi capaci di camminare su due arti.

ore 23:59:10

2,8 milioni di anni fa

Compare l'Homo habilis

Homo habilis (figura 9) visse nell’Africa orientale all’incirca tra 2,8 e 1 milione di anni fa; aveva una capacità cranica superiore a quella degli australopitechi. Accanto agli scheletri furono trovati i primi semplici utensili di pietra scheggiata.

0re 23:59:40

1 milione di anni fa

Compare l'Homo erectus

Sempre in Africa, prima della scomparsa di Homo habilis, si diffuse una nuova specie, Homo erectus, che sopravvisse fino a circa 300 000 anni fa.

ore 23:59:52

400000 mila anni fa

Compare l'Homo neanderthalensis

Homo neanderthalensis comparve circa 400 000 anni fa. Prende il nome dalla gola di Neandertal, in Germania, dove nel 1856 venne rinvenuto il primo fossile (un individuo maschio adulto vissuto circa 75 000 anni fa)

ore 23:59:56

200000 anni fa

Compare l'Homo sapens

In Africa, a partire da circa 200 000 anni fa, si diffusero individui con caratteristiche più moderne di quelle di Homo erectus, in particolare con una maggiore capacità cranica; vennero denominati Homo sapiens

ATTIVITA'

LA LINEA DEL TEMPO

Utilizzando un foglio di carta A3 riscrivi le principlai tappe che hanno portato la Terra a essere la culla della vita. Suddividi in foglio in due parti e, attraverso il potente mezze delle proporzioni, posiziona in modo corretto tutte le fasi che ritieni critiche ma decisive che hanno reso la Terra il pianeta spettacolare che puoi ammirare oggi.