Levitazione magnetica sui moscerini offre indizi per il futuro della vita nello spazio

Utilizzando potenti magneti per far levitare moscerini della frutta gli scienziati dell’Università di  Nottingham stanno cercando indizi di vitale importanza su come gli organismi biologici siano influenzati da condizioni di assenza di peso nello spazio.

Il team di scienziati ha dimostrato che la simulazione di assenza di gravità nei moscerini della frutta  sulla Terra con l’uso di magneti fa sì che volino e camminino più in fretta, lo stesso effetto osservato durante esperimenti simili sulla Stazione Spaziale Internazionale.

Il dottor Richard Hill, un ricercatore EPSRC nella scuola della University’s School of Physics and Astronomy, è uno dei ricercatori coinvolti nello studio, pubblicato nell’ultima edizione della rivista Royal Society Interface.

Hill ha detto: “Sarebbe impossibile applicare questa tecnica per lo studio degli effetti dell’assenza di gravità direttamente su un essere umano: infatti non esiste un magnete che possa riuscire in questo però, studiando gli effetti sul modello degli organismi come la mosca della frutta, si può sperare  di ottenere informazioni sugli effetti dell’assenza di peso su particolari meccanismi biologici.

“E’ anche importante ricordare che in futuro, negli sforzi per esplorare lo spazio per la creazione di basi permanenti sulla Luna o su Marte per esempio, o altri pianeti, sarà fondamentale capire gli effetti dell’assenza di peso su tutti gli organismi viventi: la sopravvivenza per gli esseri umani richiederebbe di portare con noi tanti differenti organismi biologici. ”

I materiali magnetici che ci sono più familiari come il ferro,  sono fortemente attratti da campi magnetici. Tuttavia, la maggior parte dei materiali biologici sono influenzati da un diverso tipo di magnetismo chiamato diamagnetismo, in cui gli oggetti vengono debolmente respinti dai campi magnetici.

Il team di scienziati provenienti dalla Nottingham’s Schools of Physics and Astronomy and Biology ha utilizzato potenti magneti per  produrre un campo magnetico molto forte di circa 16 Tesla – circa 350.000 volte più forte della forza del campo terrestre.

All’interno del magnete solenoide superconduttore, la forza repulsiva diamagnetica sulle mosche può essere grande abbastanza per bilanciare solo la forza di gravità in modo che esse levitino senza alcun supporto. Questo effetto è stato dimostrato dal premio Nobel fisico Andre Geim e dai suoi colleghi presso l’Università di Nijmegen nel 1997, quando hanno usato la stessa tecnica per far levitare una rana dal vivo.

Il dottor Hill ha aggiunto: “Fondamentalmente, per quanto riguarda gli organismi viventi, la forza di levitazione bilancia la forza di gravità fino al livello molecolare. Ciò significa che possiamo paragonare la forza di levitazione, che bilancia la forza di gravità nel nostro magnete, con la forza centrifuga che bilancia la forza di gravità su un astronauta in orbita intorno alla Terra.
“In orbita, a bordo della stazione spaziale internazionale ad esempio, la gravità è ancora presente, ma perché un corpo orbitante sia effettivamente in ‘caduta libera’, la forza centrifuga sugli astronauti (siccome girano attorno al pianeta così rapidamente), è grande abbastanza per bilanciare la forza di gravità. In questo caso, stiamo usando la forza diamagnetica per bilanciare la gravità invece della forza centrifuga “.

Gli scienziati devono fare attenzione quando si utilizza un forte campo magnetico in quanto può avere altri effetti sugli organismi viventi. Per questo stanno studiando gli effetti esaminando come le mosche si comportano nelle diverse parti del magnete: al centro del magnete solenoide, vi è un forte campo magnetico, ma nessuna forza diamagnetica così le mosche hanno una gravità normale. Confrontando come si comportano le mosche al centro del magnete e come si comportano al di fuori del magnete, si potrebbero isolare i diversi effetti del forte campo magnetico.

Il dottor Hill ha detto:”Quello che abbiamo dimostrato è che le mosche nel magnete si comportano nello stesso modo in cui si comporterebbero nello spazio: camminano in modo più rapido. Perché lo facciano, in realtà non lo so ancora. Potrebbe essere perché le mosche trovano più facile muoversi in assenza di gravità sulle loro articolazioni e muscoli, oppure potrebbe essere che si tratti di una sorta di risposta alla confusione generata  dal fatto che non sanno più dove siano il “su” e il “giù” quando la gravità è assente. ”

La levitazione diamagnetica non bilancia la gravità così perfettamente come succede nello spazio, ma può essere usata per vedere quali esperimenti siano adatti ed interessanti da eseguire nello spazio prima di investire soldi su un lancio .

Il vantaggio di fare questi esperimenti sul campo è che è molto più economico e più facile, e gli scienziati non hanno bisogno di preoccuparsi per gli effetti collaterali. E ‘anche molto facile fare il confronto tra le mosche in volo in assenza di peso e nella gravità ordinaria: gli scienziati hanno creato lo stesso esperimento in diverse posizioni nel magnete ed eseguono gli esperimenti simultaneamente. Spostando le mosche in diverse posizioni nel campo magnetico, è possibile simulare pesi tra zero-g e 2g (il doppio delle condizioni di gravità della Terra), consentendo loro di simulare la gravità sulla Luna o su Marte.