Il 2020 sarà l’anno dell’innovazione scientifica e tecnologica

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La scienza da tenere d’occhio nel 2020. L’agenda della ricerca per il prossimo anno è fitta di eventi: ecco i più attesi, dalla lotta al cambiamento climatico alla conquista di Marte, dalla superconduttività ad alta temperatura alle batterie a ioni di litio “a stato solido”.

Attacco a Marte

Nel 2020 si assisterà a una vera e propria invasione di Marte poiché diversi veicoli spaziali, tra cui tre lander, si dirigeranno verso il pianeta rosso. La NASA lancerà il suo rover Mars 2020, che metterà da parte campioni di roccia che verranno riportati sulla Terra in una missione futura e porterà anche un piccolo drone-elicottero separabile. La Cina invierà su Marte il suo primo lander, Huoxing-1, che dispiegherà un piccolo rover. Se saranno risolti i problemi con il paracadute di atterraggio, un lanciatore russo porterà sul pianeta un rover dell’Agenzia spaziale europea (ESA). E gli Emirati Arabi Uniti invieranno un orbiter, nella prima missione su Marte di un paese arabo.Più vicino a casa, la Cina ha in programma di inviare sulla Luna la missione di recupero dei campioni Chang’e-5. E in altre parti del sistema solare, la missione giapponese Hayabusa 2 dovrebbe riportare sulla Terra campioni dell’asteroide Ryugu, mentre OSIRIS-REx della NASA “assaggerà” un pezzo dell’asteroide Bennu.

Nuovi dati sul cosmo

Illustrazione del rover della missione Mars 2020 della NASA (©NASA/JPL-Caltech) 
Illustrazione del rover della missione Mars 2020 della NASA (©NASA/JPL-Caltech)

Dopo il successo mediatico ottenuto nel 2019 dalla sua immagine di un buco nero supermassiccio al centro della galassia Messier 87, la collaborazione Event Horizon Telescope prevede di pubblicare nuovi risultati, questa volta sul buco nero al centro della Via Lattea, che potrebbero includere altre immagini e forse anche un video del gas che turbina attorno al colossale Sagittarius A*.

Nel corso dell’anno, la missione Gaia dell’ESA aggiornerà la sua mappa 3D della Via Lattea, che ha cambiato notevolmente il modo in cui gli scienziati comprendono la struttura e l’evoluzione della Galassia. E gli astronomi che si occupano di onde gravitazionali sveleranno le scoperte riguardanti le collisioni cosmiche osservate nel 2019 che hanno creato increspature nello spazio-tempo, tra cui molte fusioni di buchi neri e anche collisioni mai viste prima tra un buco nero e una stella.

La prima foto di un buco nero di Davide Castelvecchi / Nature
La prima foto di un buco nero di Davide Castelvecchi / Nature

Sogni di megacollider

Nel 2020, il CERN spera di ottenere i finanziamenti per un futuro megacollider. Nel mese di maggio, il CERN terrà una riunione straordinaria del suo consiglio direttivo a Budapest, dove un comitato deciderà sui futuri progetti nell’ambito dell’aggiornamento della Strategia europea per la fisica delle particelle del laboratorio. La proposta del CERN include una serie di opzioni per un futuro collider. Il laboratorio spera di costruire una macchina da 100 chilometri che potrebbe essere fino a sei volte più potente del Large Hadron Collider e costare fino a 21 miliardi di euro.

Negli Stati Uniti, il Fermi National Accelerator Laboratory, nei pressi di Chicago, dovrebbe svelare i risultati tanto attesi dal Muon g-2, una misura ad alta precisione di come i muoni – i fratelli maggiori degli elettroni – si comportano in un campo magnetico. I fisici sperano che lievi anomalie possano rivelare particelle elementari precedentemente sconosciute.

Un lievito sintetico

Nel 2020 dovrebbe concludersi un ambizioso progetto di biologia sintetica per ricostruire il comune lievito usato nella panificazione (Saccharomyces cerevisiae). Prima di ora, i ricercatori hanno completamente sostituito il codice genetico di organismi molto più semplici, come il batterio Mycoplasma mycoides, ma farlo nelle cellule di lievito è molto più impegnativo per la loro complessità. Il progetto, chiamato Synthetic Yeast 2.0, è una collaborazione tra 15 laboratori in quattro continenti. I ricercatori hanno sostituito pezzo per pezzo il DNA in ciascuno dei 16 cromosomi di S. cerevisiae con versioni sintetiche. Hanno anche sperimentato la riorganizzazione e la modifica del genoma, o l’eliminazione di suoi pezzi, per capire come si è evoluto l’organismo e come affronta le mutazioni. I ricercatori sperano che le cellule di lievito ingegnerizzate adotteranno metodi più efficienti e flessibili per ottenere una serie di prodotti, dai biocarburanti ai farmaci.

Microfotografia di Saccharomyces cerevisiae (©Science Photo Library/AGF)
Microfotografia di Saccharomyces cerevisiae (©Science Photo Library/AGF)
Compiti a casa per il clima

Ad agosto, il Programma delle Nazioni Unite per l’ambiente pubblicherà un importante rapporto sugli aspetti scientifici e tecnici della geoingegneria, l’insieme degli approcci che potrebbero essere adottati per combattere i cambiamenti climatici. Questi includono estrarre l’anidride carbonica dall’atmosfera e bloccare la luce solare. Sempre nel 2020, l’Autorità internazionale per i fondali marini dovrebbe emanare i tanto attesi regolamenti che consentiranno lo sfruttamento minerario del fondo del mare. Gli scienziati temono che non si sappia abbastanza su come la pratica possa danneggiare gli ecosistemi marini, con un impatto potenzialmente disastroso su ambienti già stressati.

Ma il grande evento sul clima sarà a novembre, quando la conferenza sul clima COP26 – un momento di verità per l’accordo di Parigi – prenderà il via a Glasgow, nel Regno Unito. In base all’accordo del 2015, i paesi devono presentare obiettivi aggiornati per ridurre le loro emissioni di gas serra per contribuire a limitare il riscaldamento globale a non più di 2 °C. Ma la maggior parte dei paesi è stata lenta ad agire secondo le promesse. E il futuro del trattato stesso è in bilico: ci si aspetta che gli Stati Uniti lo abbandonino formalmente in quel mese.

Verso le elezioni negli Stati Uniti

A novembre sono previste le elezioni per la Casa Bianca e il Congresso degli Stati Uniti, e il risultato potrebbe avere grandi implicazioni per la scienza, in particolare per il clima. Un secondo mandato in carica consentirebbe al presidente Donald Trump di continuare a sconfessare le politiche climatiche del suo predecessore e garantirebbe quasi sicuramente l’uscita formale degli Stati Uniti dall’accordo di Parigi il giorno dopo le elezioni. I democratici potrebbero ostacolare questi piani conquistando la Casa Bianca o guadagnando la maggioranza in entrambe le Camere del Congresso. Sono in palio i 435 seggi alla Camera dei Rappresentanti e 35 dei 100 seggi del Senato.

Uomini e topi

Il sogno di far crescere organi sostitutivi per gli esseri umani in altri animali potrebbe farsi più vicino via via che i ricercatori avanzano in questa tecnica eticamente controversa. L’esperto di cellule staminali Hiromitsu Nakauchi dell’Università di Tokyo ha in programma di coltivare tessuti costituiti da cellule umane in embrioni di topo e di ratto. Quindi trapianterà quegli embrioni ibridi in animali surrogati, una pratica che non era consentita fino all’entrata in vigore di una nuova legge in Giappone lo scorso marzo. Nakauchi e collaboratori hanno anche fatto domanda per fare un esperimento simile usando embrioni di maiale. L’obiettivo finale della ricerca è produrre animali con organi che, alla fine, possano essere trapiantati nelle persone. Ma alcuni ricercatori pensano che sarà più sicuro ed efficace coltivare “organoidi” in laboratorio.

Contrattacco alle zanzare

Nella città indonesiana di Yogyakarta si concluderà un importante test su una tecnica che potrebbe arrestare la diffusione della febbre dengue. I ricercatori hanno rilasciato zanzare che veicolano i batteri Wolbachia, che inibiscono la replicazione dei virus trasmessi dalle zanzare che provocano dengue, chikungunya e Zika e hanno permesso la diffusione dell’infezione nella popolazione selvatica. Test più limitati in Indonesia, Vietnam e Brasile hanno dato risultati promettenti.

Inoltre, è promettente un vaccino contro la malaria che dovrebbe essere sperimentato sull’isola di Bioko, nella Guinea equatoriale. E nel 2020, l’Organizzazione mondiale della sanità spera di eliminare la malattia del sonno, o tripanosomiasi africana, un enorme problema di salute pubblica. Questa famigerata malattia è causata dalla mosca tse-tse (Glossina spp.).

Femmina della zanzara Aedes aegypti, veicolo della febbre dengue (©agefotostock/AGF)
Femmina della zanzara Aedes aegypti, veicolo della febbre dengue (©agefotostock/AGF)
Sotto pressione

I fisici sperano di realizzare il sogno di creare un materiale che conduca elettricità senza resistenza a temperatura ambiente, anche se, per ora, quei materiali superconduttori funzionano solo a pressioni di milioni di kilopascal. In seguito al successo di composti noti come “superidruri” di lantanio, che nel 2018 hanno superato tutti i record di temperatura per superconduttività, i ricercatori sperano di sintetizzare superidruri di ittrio che potrebbero essere superconduttori a temperature fino a 53 °C.

Energia solida

Aziende grandi e piccole progettano di iniziare a vendere celle solari che utilizzano perovskiti, materiali promettenti che potrebbero essere più economici e più facili da produrre rispetto ai cristalli di silicio utilizzati nei pannelli solari convenzionali. Se abbinati al silicio in celle “tandem”, le perovskiti potrebbero produrre i pannelli solari più efficienti sul mercato.

Il settore energetico potrebbe raggiungere un altro traguardo durante i Giochi olimpici di Tokyo a luglio, quando si prevede che la Toyota svelerà il primo prototipo di un’auto alimentata da batterie agli ioni di litio “a stato solido”. Questi sostituiscono il liquido che separa gli elettrodi all’interno della batteria con un materiale solido, aumentando la quantità di energia che può essere immagazzinata. Le batterie a elettrolita solido durano più a lungo, ma tendono a caricarsi più lentamente.

 (L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Nature” il 20 dicembre 2019. Traduzione ed editing a cura di Le Scienze. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati.)

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