Attività didattica progettata da Andrea Cottinelli durante il corso di dottorato “Designing innovative public engagement activities” tenuto all’Università di Bologna nel 2023.
Un laboratorio esplorativo sugli odori e sulle cose che non riusciamo a percepire con i sensi. Partendo dagli odori quotidiani e arrivando ad annusare una cometa, scoprirete che alcune cose esistono anche se non le percepiamo e che le possiamo comunque studiare usando strumenti speciali e osservando gli effetti che queste cose hanno su ciò che le circonda.
Materiali
Ingredienti base:
- basilico
- pane tostato
- cannella
- terriccio
- fiori
- acqua
- carta
- limatura di ferro
- magnete
- sterco di mucca o cavallo
- aroma o estratto di mandorla
- uovo marcio
- alcool
- aceto
- facoltativi: gli altri ingredienti riportati nella tabella “Ingredienti ed elementi chimici”
Oggetti base:
- fogli di carta
- sacchetti freezer
- carta d’alluminio
- elastici
- stuzzicadenti
- nastro adesivo di carta
- pennarello
- immagini della cometa 67p stampate (link)
- galassie 3D (modelli per stampante 3D e relative istruzioni per la costruzione: link)
- modello 3D della galassia 67p (modello per stampante 3D e relative istruzioni per la costruzione: link)
- 12 barattoli
Descrizione dell’attività
Preparazione:
L’attività può essere svolta ovunque, meglio se in un luogo tranquillo senza troppe sorgenti di odori forti, se possibile meglio quindi in un luogo chiuso o appartato. Può essere comodo usare un tavolo per appoggiare i barattoli e gli oggetti ma non è strettamente necessario.
I barattoli vanno riempiti con gli ingredienti come riportato di seguito. Si consiglia di usare sacchetti da freezer per contenere i materiali così da non contaminare i barattoli e/o farli arrugginire.
I barattoli vanno coperti con carta argentata e elastico come presentato nella figura successiva, poi chiusi. Al momento dell’esperimento si buca la carta argentata. Finita la prova si può togliere la carta e mostrare il contenuto. Tra una prova e l’altra meglio chiudere i barattoli per evitare che gli odori si confondano.
Prima di iniziare l’attività posizionare i barattoli chiusi in fila, secondo le lettere riportate sul coperchio. Questo aumenterà l’attesa di scoprire cosa c’è dentro.
Si consiglia di tenere da parte immagini e modelli 3D per evitare distrazioni e ottenere un buon effetto sorpresa.
Si consiglia anche di apporre un’etichetta su ogni barattolo, come indicato in tabella, per poterli facilmente riconoscere.
Il contenuto del barattolo H (cometa 67p) è composto da: sterco di mucca o cavallo, aroma di mandorle, uovo marcio, alcool, aceto. Se li trovate, potete anche aggiungere gli altri ingredienti riportati nella tabella “Ingredienti ed elementi chimici”.
Introduzione:
Può essere divertente iniziare chiedendo ai partecipanti se hanno tutto l’occorrente per il laboratorio: un naso. Proseguire chiedendo cosa sanno dell’olfatto, dell’astronomia e del lavoro degli astronomi. Meglio chiedere se qualcuno ha qualche allergia grave.
Domande chiave: Cosa fanno gli astronomi? Cosa sono gli odori? Come distinguiamo profumi e puzze? Quali sono i vostri profumi preferiti e le vostre puzze preferite? Come funziona l’olfatto? A cosa serve? Gli animali per cosa usano l’olfatto?
Usare l’olfatto:
Applichiamo il metodo scientifico all’olfatto. In questi barattoli ci sono alcune materiali, sostanze e oggetti che conoscete di sicuro, vediamo se riusciamo a fare un’indagine scientifica e a scoprire cosa contengono. Attenzione: possiamo dichiarare una scoperta solo se la maggioranza degli esperti olfattori (cioè i partecipanti) sono d’accordo.
A questo punto vengono presentati in serie i barattoli A, B, C, D, ed E.
Domande chiave: Cosa sentite? Scrivetelo su un pezzo di carta e poi confrontatevi. Abbiamo fatto una scoperta oppure no? Mangereste il contenuto del barattolo? Che ricordi vi fa venire in mente questo odore? Come lo descrivereste? A che colore lo assocereste?
Le cose impercettibili:
Vengono ora presentati i barattoli F e G. Se i partecipanti non giungono a un accordo o si arrendono, li si invita a formulare una descrizione sommaria del contenuto, o ad avanzare ipotesi sperimentali su come procedere nell’indagine (ad esempio soppesando, scuotendo, ascoltando il barattolo, oppure con più fantasia scaldandolo, congelandolo, facendolo ruotare…)
Domande chiave: Se non odoriamo nulla, in che altro modo possiamo indagare il contenuto? Che altri sensi (vista esclusa) possiamo usare? In che modo possiamo restringere il campo eliminando le ipotesi? C’è qualcosa che possiamo assolutamente escludere? Perchè?
Si ripropone la stessa cosa con i barattoli I e L. Esclusa l’aria, le macchie, la ruggine, il barattolo I contiene campo magnetico ma non abbiamo nessun senso per percepirlo, è impossibile (perché non siamo piccioni!). Dopo di che si mostra l’effetto del magnete sulla polvere di ferro nel barattolo L. Per i non vedenti si può usare l’indagine uditiva: senza magnete si sente la polvere di ferro muoversi, con il magnete la polvere non si muove più.
Domande chiave: Il barattolo I è davvero vuoto? Cosa contiene che non è visibile? Altre cose che può contenere ma che non possiamo percepire (ad esempio batteri, virus, insetti microscopici, polline, cellule)?
Galassie e comete:
Anche astronomi e astronome a volte hanno a che fare con cose che non possono essere percepite o perché non sappiamo ancora come farlo, o perché non possono proprio essere percepite. Confrontare le fotografie/modelli tattili di due galassie, cosa si vede e cosa no. Nell’universo non tutto è “visibile”. Molte cose non lo sono ma trasformiamo i dati in immagini per poterle vedere.
Ci sono anche missioni spaziali che non solo scattano fotografie alle cose ma le analizzano in altri modi, ad esempio la missione Rosetta ha raggiunto la cometa 67p, l’ha fotografata e ha fatto l’analisi chimica della sua atmosfera. Così noi oggi sappiamo quali sono gli ingredienti che contiene.
Si procede con il barattolo H. Dopo aver mostrato immagini della cometa e il modello 3D.
Domande chiave: Cosa notate di diverso nelle varie immagini/modelli tattili? Come vi aspettate che sia una cometa? Secondo voi quanto è grande? Come vi aspettate che sia il suo odore?
Spiegazione del processo fisico
Idee generali sull’olfatto
● l’olfatto è il primo dei sensi che usiamo appena nati ed è il più antico ad essersi sviluppato
● per questo è legato direttamente ai ricordi e al lato inconscio della nostra personalità, può evocare ricordi molto forti o darci sensazioni molto piacevoli/spiacevoli
● l’olfatto avviene grazie a cellule nervose speciali poste in fondo alla cavità nasale, che si legano alle molecole odorose sospese in aria e mandano un segnale al cervello. Abbiamo centinaia di cellule odorose diverse e milioni di molecole possibili, quindi la gamma di odori percepibile è molto variegata
● i cani hanno 20 volte più cellule odorose di noi
● anche se non siamo in grado di distinguere pienamente un odore di solito non sbagliamo a valutare la commestibilità della sostanza che lo emette
● Quello che noi chiamiamo gusto in realtà è composto per la maggior parte dall’esperienza olfattiva che facciamo mentre mangiamo, poiché l’aria carica di sostanze odorose raggiunge la cavità nasale dall’interno. Qualche video sul funzionamento dell’olfatto:
● Classic Super Quark [ITA]: link
● TEDed [ENG]: link
Magneto-sensibilità
Al seguente link articolo [ITA] e video [ENG] sulla magneto-sensibilità di animali come piccioni e delfini: link
Metodo scientifico
● non esistono ipotesi sbagliate o troppo fantasiose, la loro attendibilità si dimostra con un esperimento non con una valutazione personale
● una verità scientifica è tale se condivisa da un gruppo di esperti/sperimentatori, non basta fare una scoperta, bisogna che sia riproducibile e che abbia un certo grado di supporto da parte della comunità scientifica, la cosiddetta peer-review.
● una verità scientifica è tale se e solo se si definisce il perimetro entro cui è vera, ovvero le condizioni in cui si verifica. Ad esempio la legge di gravità di Newton è assolutamente vera se si considerano campi gravitazionali di una certa intensità, per campi più forti bisogna applicare la relatività di Einstein, ma questo non vuol dire che Newton non sia più valido.
Rosetta, Philae e 67p Churymov-Gerasimenko
Rosetta è una missione del programma ESA Horizon 2000 per l’esplorazione dei corpi minori (asteroidi, comete, satelliti naturali) del Sistema Solare. Il suo obiettivo è studiare l’origine delle comete e le relazioni tra la loro composizione e la materia interstellare, per meglio comprendere l’origine del sistema solare.
Dopo il lancio, avvenuto il 2 marzo 2004, Rosetta ha effettuato tre flyby (passaggi ravvicinati) della Terra (2005, 2007, 2009) e uno di Marte (2007). Ma ha anche messo a segno due sorvoli ravvicinati di asteroidi: Steins nel 2008 e Lutetia nel 2010. Subito dopo la sonda è entrata in stato di ibernazione: per la parte del viaggio più lontana dal Sole, infatti, i suoi pannelli non potevano garantire sufficiente energia agli strumenti e apparati di bordo. Il profondo letargo di Rosetta è durato 31 mesi; si è poi svegliata automaticamente, comandata da un suo orologio interno e senza segnali provenienti dalla Terra, il 20 gennaio 2014. Dopo il risveglio, Rosetta ha continuato l’avventura con un’altra tappa fondamentale: l’incontro del 6 agosto 2014 con la cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, che ha scortato lungo il tragitto del suo avvicinamento al Sole e sulla quale, il 12 novembre successivo, ha fatto atterrare il lander Philae. Il termine prestabilito della missione era inizialmente programmato per dicembre 2015, ma lo Science Programme Commitee (SPC) dell’ESA ha approvato il prolungamento fino a settembre 2016: fino a quando, cioè, gli strumenti della sonda non hanno più potuto essere sufficientemente alimentati dall’energia del Sole. La missione è ufficialmente terminata, dunque, alle 12:40 (ora italiana) del 30 settembre 2016, posandosi sulla superficie della cometa dopo 12 anni di vita operativa.
Obiettivi scientifici della missione
Il principale obiettivo scientifico della missione è stato la comprensione dell’origine delle comete e delle relazioni tra la loro composizione e la materia interstellare. La ricerca di materiali inalterati si ottiene tramite l’esplorazione cometaria, poiché le zone esterne del Sistema Solare contengono materiale ricco di sostanze volatili che non è stato processato nelle zone interne caratterizzate da alte temperature. L’esplorazione della cometa consiste nella caratterizzazione del suo nucleo e della chioma, la determinazione delle loro proprietà dinamiche, lo studio della morfologia e della composizione. In particolare, lo studio della mineralogia e dei rapporti isotopici degli elementi volatili e refrattari del nucleo fornirà informazioni preziose sulla composizione della nebulosa che, nei modelli correnti, si pensa sia stata all’origine del Sistema Solare. Per raggiungere questi obiettivi la navicella ha orbitato a lungo attorno alla cometa, seguendola nel suo viaggio di avvicinamento e poi di allontanamento dal Sole. Il lander Philae, atterrato sulla cometa con il compito di effettuare misure in-situ e di campionare materiale alla superficie del nucleo per una analisi chimico-mineralogica dettagliata, ha potuto svolgere solo in parte i suoi compiti: a causa di un malfunzionamento nella fase di ancoraggio al suolo della cometa, infatti, il lander ha esaurito le batterie entrando in modalità stand-by nella notte del 15 novembre 2014. Da quel momento e fino alla fine della missione ci sono stati solo brevi contatti, nel corso dei quali Philae è comunque riuscito ad inviare alcuni importanti pacchetti di dati.
Ingredienti ed elementi chimici
Nella tabella seguente sono riportati le principali sostanze chimiche trovate nell’atmosfera cometaria. Le colonne successive riportano la formula chimica, le sostanze di uso comune associate e se è stata usata nell’esperimento oppure no.
Fonti
Di seguito vengono riportati due stralci di intervista a scienziate che hanno lavorato all’analisi dati della missione Rosetta con cui è stata costruita la tabella precedente.
“We found, for instance, naphthalene, which is responsible for the characteristic smell of mothballs,” Hänni said. “And we also found benzoic acid, a natural component of incense,” Hänni says. “In addition, we identified benzaldehyde, widely used to confer almond flavor to foods, and many other molecules. Nora Hänni, a postdoctoral researcher in the Department of Space Research and Planetary Sciences at the University of Bern
As the Kathrin Altwegg, principal investigator for ROSINA, put it: “The perfume of 67P/C-G is quite strong, with the odor of rotten eggs (hydrogen sulfide), horse stable (ammonia), and the pungent, suffocating odor of formaldehyde. This is mixed with the faint, bitter, almond-like aroma of hydrogen cyanide. Add some whiff of alcohol (methanol) to this mixture, paired with the vinegar-like aroma of sulfur dioxide and a hint of the sweet aromatic scent of carbon disulphide, and you arrive at the ‘perfume’ of our comet.”
Per approfondire
