Dal 21 marzo al 21 giugno 2016 a Firenze, Roma, Napoli, Palermo, Padova

La chimica celeste: una nuova scienza

Una nuova scienza

LA CHIMICA CELESTE.

Siamo certi di fare cosa grata ai nostri lettori pubblicando per primi in Italia questo importante discorso che l’illustre scienziato J. Janssen lesse testè all’Accademia francese.

L’astronomia, attraversa in questo momento un epoca ben interessante, ma abbastanza singolare. Finora questa scienza era stata esclusivamente una scienza d’osservazione e di calcolo, di calcolo sopratutto; l’osservazione non era destinata che a fornire i dati indispensabili. Vi fu anzi un tempo in cui il titolo di astronomo e quello di matematico erano quasi sinonimi.
Senza dubbio, l’invenzione delle lenti e, i progressi della fisica avevano prodotto un ordine d’osservazioni, che non bastavano a sè stesse e non erano destinate a fornire degli elementi al calcolo. In una parola, esisteva un astronomia fisica, ma questa un ramo modesto, molto subordinato, ed era ammesso che leoni dell’astronomia eran quelle che esigevano l’intervento dell’analisi matematica.
Ora ecco che solo da alcuni anni un nuova scienza, la chimica, il cui oggetto sembrava certamente molto estraneo all’astronomia, ha in certo qual modo, fatto irruzione nel suo dominio e – ciò che reca maggior meraviglia – giustifica colla eccellenza dei risultati la singolare arditezza delle sue pretese.
Gli è infatti dal laboratorio di due uomini illustri, Kirchhoff e Bunsen, che il metodo di cui ora ci occuperemo, preparato d’altronde da lavori anteriori, uscì infine armato completamente e pronto per le sue meravigliose applicazioni.
Mi si permetta dunque di esporre, in poche pagine, il carattere di questa rivoluzione scentifica e di riassumere rapidamente le più importanti scoperte che ne derivarono.

arcetri_scheda_2

Intorno alle strie degli spettri stellari“. Le righe di assorbimento presenti negli spettri di 15 stelle osservate da G.B. Donati, 1865

Nel nuovo metodo che chiamasi analisi spettrale, l’astronomo non si limita più a ricevere la luce da uno astro per determinarne la posizione o studiare le particolarità della sua struttura; egli va più lungi: decompone quella luce ne’ suoi principî costitutivi, e quest’analisi dà, a chi ne possiede l’interpretazione, le più importanti e più inattese nozioni su quell’astro.
Infatti la luce è un agente così sottile, che, se consideriamo, per esempio, un fascio di raggi solari ridotto dai termini più piccoli che si possano immaginare, questo fascio sarà tuttavia formato di un numero immensodi raggi individuali, perfettamente simili al fascio principale; ma v’ha di più: ciascuno di questi raggi potrà, per l’azione di un prisma o di una reticella risolversi a sua volta in un numero ancora quasi infinito di raggi ancora più elementari, che differiranno l’uno dall’altro per le loro proprietà.
Alcuni saranno caratterizzati sopratutto del loro potere calorifico; altri lasceranno più particolarmente un impronta sulle sostanze fotografiche; altri infine, sensibili all’occhio, ci daranno ciascuno una speciale sensazione di colore.
L’analisi spettrale considera per lo appunto questi raggi affatto elementari, poichè son essi che vengono generati dagli ultimi elementi materiali dei corpi luminosi e che presentano fedelmente i caratteri. Questi elementi della luce hanno anzi un rapporto così intimo cogli elementi materiali che li hanno generati, conservano così fedelmente la loro impronta d’origine, che il far l’analisi di questi raggi equivale a far l’analisi del corpo stesso. Però quest’operazione fatta sul corpo esige che lo si abbia fra le mani, mentre l’analisi mediante la luce si può ottenere, per così dire, traverso il diametro dei cieli.
La prima applicazione astronomica di questo metodo ammirabile fu fatta al sole; essa appartiene al sig. Kirchhoff
Si scoperse che il nostro gran luminare contiene la massima parte dei nostri metalli usuali e specialmente il ferro. Non vi si trova nè oro, nè argento, nè platino; ma non bisogna dimenticare che quest’analisi, fatta sovra un inviluppo gasoso esterno, non pregiudica menomamente il corpo dall’astro stesso. Bene interpretato, questo risultato dimostra la somiglianza dei materiali che formarono il sole e la terra.
Tali sono i primi frutti dell’analisi spettrale; essa risolve d’un tratto l’alto problema di filosofia naturale sull’origine cosmica del nostro globo; ci mostra che quest’origine è solare. Così il nostro globo non solo riceve dal sole luce e calore, ma gli va debitore altresì della materia di cui è formato.
Dopo un così bel risultato, era ben naturale il chiedere a sè stessi se questa unità di composizione materiale era circoscritta al nostro sistema solare o se si estendeva fino a quei soli lontani, fino a quelle stelle che formano dei sistemi di corpi così completamente distinti dal nostro.
Dinanzi un problema così amplificato, l’antica astronomia sarebbe rimasta affatto impotente; la sola analisi spettrale poteva trattare la questione, ed essa lo fece con ottimo esito. I signori Miller e Huggins, in Inghilterra, sottoposero la luce delle stelle al più minuzioso esame analitico. Fu accertato che le stelle variano fra esse per la combinazione dei loro elementi costitutivi, ma che tali elementi sono sempre gli stessi che furono scoperti nel sole e che la chimica ci ha insegnato ad isolare nei nostri corpi terrestri.
Aggiungansi a questo risultato le nozioni recentemente acquistate sulle nebulose, e l’unità degli elementi materiali dell’universo visibile si trova dimostrata.
Ho citate le nebulose, vale a dire quei corpi che, colle nostre lenti, appajono come sorta di nubi luminose e che si considerano come i corpi ce lesti più lontani da noi.
Di queste nebulose, alcune sono solubili, cioè il telescopio ce le mostra come costituite da una moltitudine innumerevole di stelle; sono polvere formata di soli; altre conservano la loro apparenza di nubi luminose. Ma questa apparenza è dessa inerente alla loro costituzione propria o alla debolezza dei nostri istrumenti? La quistione era d’alta importanza cosmica, e fu risolta coll’analisi spettrale. E, cosa ben meravigliosa, non solo si è potuto dimostrare che un gran numero di queste nebulose sono a stato gasoso, ma il signor Huggins, com’egli mi diceva non ha guari, potè verificare in tutte quelle nebulose gasose la presenza dell’idrogeno.
Così quest’idrogeno, che forma una delle basi dell’acqua, che arde nei becchi da gas; questo gas sottile, il più leggero di tutti, è al tempo istesso il corpo in certo qual modo universale: esso involge il sole, come vedremo più innanzi, si trova nel maggior numero di stelle, e lo notiamo persino nelle nebulose, a distanze che superano ogni immaginazione.
Confesso che questo bel risultato accrebbe vieppiù la mia ammirazione per la chimica che penetra tanto profondamente nelle viscere della materia, che ha saputo sprigionare dai nostri corpi terrestri delle sostanze semplici a tal punto, che le troviamo dovunque come la base del sistema materiale del mondo.
Ma non dimentichiamo che questa nozione del corpo semplice, che ha gettato tanta luce sulla chimica e che forma la base necessaria delle scoperte che qui analizzo, la dobbiamo al grande Lavoisier.
Giunta alle nebulose, l’analisi spettrale aveva toccati i confini del mondo visibile; ritornò essa quindi su’ suoi passi, si fermò nuovamente sul sole, ma per considerarvi oggetti nuovi e risolvere più difficili problemi.
Fin allora non si era applicato al sole il nuovo metodo che per conoscerne gli elementi chimici. Ma restavano altre questioni che l’antica astronomia non aveva potuto risolvere.

Disegno della Corona solare così come apparve a W. Tempel a Torreblanca in Spagna durante l'eclisse totale di Sole del 18 luglio 1860.

Disegno della Corona solare così come apparve a W. Tempel a Torreblanca in Spagna durante l’eclisse totale di Sole del 18 luglio 1860.

Infatti, quando quest’astro è eclissato dalla luna, si vedono, tutt’intorno al disco, dei getti di luce, delle lingue di fuoco, talvolta come delle montagne ardenti; queste singolari apparizioni, avviluppate da un’immensa aureola o corona di luce, formano lo spettacolo più strano e più sublime che si possa immaginare.
Era evidente che il globo solare non stava tutto nella sua parte ordinariamente visibile, e che la sua luce abbagliante ci nascondeva un complesso di dipendenze che si manifestano solo durante i rapidi istanti delle eclissi totali.
Alcuni anni fa, una grande eclissi di sole ch’ebbe luogo in Asia, permise di applicare l’analisi spettrale a quegli oggetti e fu così rivelata la vera natura delle protuberanze; ma l’analisi spettrale fece di più, c’insegnò anche a far senza delle eclissi.
Si scoperse allora un metodo, sempre fondato sull’uso dello spettroscopio, e che permette di vedere in ogni tempo le fiamme delle protuberanze – la cui luce è sì debole in confronto a quella del sole, che occorreva l’occultazione completa di quest’astro per interposizioni della luna, perch’esse diventassero percettibili.
Qui l’analisi spettrale assumeva una parte affatto nuova. Fin allora aveva avuto attribuzioni della chi mica e di una chimica che si prende giuoco delle temperature e delle distanze: ora eccola diventata un organo di genere affatto nuovo e ben straordinario; è un occhio che può allontanare a suo piacimento i raggi estranei all’oggetto che vuol considerare e che coglie in mezzo ad una luce abbagliante come quella del sole, i fenomeni più delicati e più istantanei, per darcene un immagine sicura e fedele; è pure se volete, un orecchio, che in mezzo alle scariche di una formidabile artiglieria, avrebbe la facoltà di cogliere il debole ronzio di un insetto.
Tostochè questo metodo fu scoperto in Francia e in Inghilterra, esso venne universalmente applicato. Il signor Lockyer, in Inghilterra, il P. Secchi, il signor Respighi, a Roma, il signor Tacchini a Palermo ecc. seguono il sole da questo punto di vista. La Francia non ha alcuno stabilimento in cui queste osservazioni sian fatte in modo regolare.
Ecco ora in poche parole le principali scoperte che furono compiute su questa nuova via.
L’esame telescopico del sole ci aveva insegnato che quest’astro è formato di un nucleo relativamente oscuro e d’un involucro sottilissimo, eccessivamente luminoso, il quale dà all’astro il suo aspetto abbagliante. Ma il sole non finisce qui. Si riconobbe, coll’applicazione del metodo di cui ho parlato, che questo strato luminoso è involto in una prima atmosfera incandescente d’idrogeno, atmosfera bassa, agitata, nella quale si producono di frequente delle injezioni di vapori metallici, provenienti dal corpo solare. Questa prima atmosfera idrogenata è anch’essa avvolta da un ultimo inviluppo il quale contiene pure l’idrogeno, ma ad un grado di rarefazione eccessiva, inviluppo che si stende a distanze grandissime dal sole; è desso che, nelle eclissi totali, produce la massima parte di quell’aureola luminosa che dà tanto splendore a questo fenomeno.
Ma gli oggetti più straordinari che ci furono rivelati da tali studi, sono quelle emissioni gasose, quei getti d’idrogeno che, partendo dal nucleo, attraversano la fotosfera e le atmosfere idrogenate, per innalzarsi ad altezze di dieci, venti, trentamila leghe. Aggiungiamo che questi movimenti avvengono spesso con una rapidità che confonde l’immaginazione. Ho assistito a trasformazioni di protuberanze che si effettuarono in minor tempo che non me ne occorrerebbe per descriverle. Tutti gli astronomiche osservarono questi fenomeni furono meravigliati dalla loro analogia colle nostre eruzioni vulcaniche terrestri. Ma quale differenza di scala! La nostra terra sarebbe grossa solo quanto basta a rappresentare una pietra lanciata dalle eruzioni solari. E a questi fenomeni grandiosi che sfuggono assolutamente alla vista in un telescopio ordinario, assistiamo oggi di mediante lo spettroscopio con tanta facilità e per certo con minor pericolo che se si trattasse di una eruzione del Vesuvio o dell’Etna.
Riepilogando, la scienza ha riconosciuto nel sole un nucleo centrale; un inviluppo luminosissimo sormontato da due atmosfere idrogenate, di densità e d’ estensione molto diverse.
I limiti di questa lettura non mi permettono d’insistere più oltre sulla costituzione del sole. Avrei voluto mostrare gli uffici diversi e mirabilmente appropriati di questi inviluppi nell’economia generale dell’astro e indi care specialmente come la fotosfera, secondo la bella teoria del signor Faye, può riprodursi incessantemente ed attingere negli strati inferiori più caldi il calore che manterrà la sua irradiazione e permetterà al sole di continuare, per lunghi periodi di tempo, la sua missione astronomica dalla quale dipende la nostra esistenza.
E qui finisco. Senza dubbio le mie parole furono molto incomplete ma Spero che la giustezza della causa avrà parlato per me. Ho cercato di determinare nel modo più preciso l’ufficio capitale della chimica in queste scoperte astronomiche, e di mostrare tutto ciò che v’ha di fecondo in questa alleanza delle scienze. E le scienze chimiche non tarderanno a raccogliere a proprio vantaggio i frutti di questa bella collaborazione. Non si fa la chimica del sole e delle stelle senza ampliare gli orizzonti della chimica terrestre e ben presto vi sarà senza dubbio una chimica celeste come vi sono una meccanica ed una fisica celeste.
E allora che non dovremo aspettarci dagli sforzi di tante scienze riunite! Quanto a me, sono intimamente convinto, malgrado la grandezza dei risultati ottenuti, malgrado la bellezza di quest’edifizio astronomico, frutto di tanti lavori e di sì superbi genî, che l’uomo si trovi appena sia alla prefazione del libro ch’egli è chiamato a scrivere sull’universo.

J. JANSSEN.

L’esposizione universale di Vienna,  n. 32, 1873

Scarica l’articolo originale