Ricerca della vita oltre la Terra: lo stato dell’arte

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This artists rendering provided by NASA shows the Mars Rover, Curiosity. After traveling 8 1/2 months and 352 million miles, Curiosity will attempt a landing on Mars the night of Aug. 5, 2012. (AP Photo/NASA)

Per gli appassionati della ricerca di vita al di fuori della Terra, il 2018 è stato un anno particolarmente interessante, soprattutto per quanto scoperto nel nostro sistema solare.

Negli ultimi 12 mesi, i rover inviati su Marte e le sonde c on le quali abbiamo iniziato l’esplorazione dei pianeti esterni hanno inviato molti dati interessanti: sono stati trovati composti organici su Marte suggerendo che il pianeta rosso, durante la sua esistenza, abbia visto almeno un po’ di chimica organica e di biochimica di base; sono state rilevate, sempre su Marte, insolite concentrazioni stagionali di metano, che potrebbero indicare la presenza di metabolismo cellulare sotto la superficie del pianeta, anche se, per dirla tutta, gli scienziati hanno sottolineato che l’aumento del metano potrebbe avere anche cause inorganiche. L’altra notizia di grande rilievo giunta da Marte è stata la scoperta di un enorme lago sotterraneo al di sotto del polo sud marziano.

Andando oltre Marte, i ricercatori si sono convinti che i pennacchi di materiale che escono dalla Luna di Giove Europa provengano da un vasto oceano sotterraneo di acqua liquida che potrebbe essere in grado di ospitare la vita. Inoltre, pennacchi molto simili sono stati individuati sulla luna di Saturno, Encelado: secondo i dati inviati dalla sonda Cassini, i pennacchi di Encelado, anche questi provenienti da un oceano sotterraneo, contengono materiale organico, cosa che rafforza la suggestione che l’oceano sotto la crosta gelata potrebbe ospitare la vita.

I pennacchi di europa

Sono già allo studio missioni specifiche per studiare più nel dettaglio questi interessanti pennacchi.

Il prossimo decennio sarà molto eccitante per la ricerca della vita nel sistema solare: nel 2020 arriveranno su Marte le missioni Mars 2020 della NASA e Mars Express 2020 dell’ESA, entrambe con l’obbiettivo specifico di indagare il pianeta rosso sulla presenza di vita presente o passata. Poco dopo partirà la missione Europa Clipper alla volta di Europa.

Il prossimo decennio vedrà anche l’uomo tornare sulla Luna e, se SpaceX terrà fede ai suoi programmi, poseremo, per la prima volta, il piede sulla superficie di Marte.

Siamo sull’orlo di dimostrare che esiste la vita oltre la Terra? La Fondazione Kavli ha indetto una tavola rotonda tra esperti nel campo dell’astrobologia, per approfondire il tema. La discussione ha spaziato da Marte alle lune gelate e oltre.

I risultati di questa tavola rotonda sono stati interessanti, anche se è emersa la consapevolezza che è tutto molto più lontano di quanto si possa pensare, a meno di trovare davvero qualcosa su Marte.

I tre scienziati hanno spiegato che la superficie di Marte rappresenta un ambiente davvero ostile per la vita come la conosciamo. Ma ci sono prove della presenza di acqua liquida che potrebbe ospitare la vita nel profondo sottosuolo, come nel lago sotterraneo scoperto di recente. Tutto questo, associato al fatto che l’antico Marte sembra essere stato molto simile alla Terra antica fa pensare che le possibilità che vi sia stata la vita non siano indifferenti e che c’è ancora la possibilità che sacche di vita resistano ancora nel sottosuolo, al riparo delle radiazioni e dall’ambiente troppo ostile della superficie. Una prova indiretta della presenza della vita potrebbe essere la recente scoperta dell’aumento stagionale delle concentrazioni di metano, cosa che potrebbe anche essere dovuta a reazioni chimiche inorganiche ma che rendono possibile pensare alla vita come una possibile spiegazione.

Relativamente alle lune dei giganti gassosi, Titano, Europa ed Encelado presentano le possibilità migliori di avere evoluto forme di vita microscopiche.

Titano ha un oceano interno di acqua liquida e una pioggia continua di molecole organiche complesse che piovono sulla sua superficie. Se ci fossero placche tettoniche su Titano come abbiamo sulla Terra, potrebbero permettere alle  molecole organiche di penetrare nell’oceano sotterraneo dove, eventuali organismi avrebbero tutto ciò di cui hanno bisogno per sopravvivere. Il problema è che Titano ha una crosta di ghiaccio piuttosto spessa, quindi non è facile che queste molecole possano infiltrarsi fino all’oceano di acqua liquida.

Anche Europa ha un oceano interno. I pennacchi che abbiamo visto alzarsi dalla sua superficie potrebbero in qualche modo favorire uno scambio di molecole tra la superficie e l’interno.

La migliore candidata ad ospitare la vita sembra, però, essere Encelado: sappiamo con certezza che ci sono dei geyser che sparano acqua nello spazio, e non solo acqua. Nei pennacchi di Encelado abbiamo scoperto metano e idrogeno, ma anche molecole organiche complesse. Encelado probabilmente ha tutti gli ingredienti per la vita. Inoltre, è anche uno dei pochi posti in cui potremmo essere in grado di accedere direttamente a un pennacchio. Facendo così, potremmo essere in grado di rispondere una volta per tutte alla domanda sull’esistenza della vita altrove nell’universo.

Insomma, i luoghi più verosimili per ospitare la vita sembrano proprio essere le gelide lune di Giove e Saturno. Sono molto attive e dinamiche e potrebbero fornire alla vita le necessarie fonti di calore ed energia, cosa che appare più improbabile per Marte che appare geologicamente poco attivo ma che ci potrebbe permettere di testare le nostre ipotesi, visto che siamo quasi certi che un tempo fosse molto simile alla Terra e non troviamo ragione per cui non debba avere ospitato almeno una breve era in cui la vita ha prosperato sulla sua superficie.

Alcuni ricercatori puntano molto sullo studio delle variazioni stagionali delle concentrazioni di metano nell’atmosfera di Marte, queste osservazioni mostrano che Marte sta “respirando“. C’è un ciclo del metano, la domanda è, perché? Marte sembra morto, nel qual caso respira geochimicamente o respira perché c’è vita? Bisogna verificare ogni possibilità.

Normalmente, il metano si decompone chimicamente in alcune centinaia di anni, quindi non ci aspettavamo un aumento stagionale della sua concentrazione. Il fatto che le concentrazioni atmosferiche di metano aumentino su scale temporali di diversi mesi implica che, per la nostra esperienza, stia accadendo qualcosa di imprevedibile, oppure che la vita vi giochi un ruolo, sulla Terra il metano è il risultato del metabolismo delle forme di vita.

Sempre su Marte, abbiamo scoperto che esiste un processo attivo che rimuove il carbonio dall’ambiente e lo introduce in molecole complesse, e questa è una informazione di cui in precedenza non disponevamo. Abbiamo trovato molecole biologiche complesse in sedimenti vecchi di tre miliardi di anni, un’informazione che sembra supportare l’ipotesi di una vita biologica nell’antichità marziana.

È vero che dobbiamo essere prudenti quando parliamo di sostanze organiche complesse, perché se è presente una fonte di energia più elementi come carbonio, idrogeno ed ossigeno, è abbastanza normale che avvenga una certa chimica organica. Ciò che è veramente interessante è il tipo di molecole organiche che si ottengono. Ci sono certi tipi di molecole organiche che certamente possono derivare da fonti non viventi e altre, come i nucleotidi, che sono i mattoni per l’RNA e il DNA che difficilmente potrebbero essere prodotte da fonti non organiche. Approfondire le ricerche in questa direzione sarà fondamentale.

Al momento, la presenza di molecole organiche complesse non è poi così sorprendente, ne abbiamo trovate un po’ ovunque nel sistema solare, per ora non abbiamo individuato nulla di così complesso come i nucleotidi su Marte.

Ma le sostanze organiche complesse sono anche una fonte di energia. diverse ricerche fanno pensare che le rocce di Marte siano un terreno favorevole per la vita: si tratta di basalto, simile a quello emesso dai vulcani delle Hawaii o dall’Etna in Italia. La vita ama i basalti perché offrono molte sostanze nutritive.

Su Marte, stiamo iniziando a stabilire una linea di base della chimica non vivente. Di conseguenza, possiamo cercare deviazioni da quella linea di base per suggerimenti sulla presenza della vita, senza dover fare ipotesi che la vita funzioni esattamente come fa sulla Terra. Dobbiamo capire la chimica di Marte così com’è, non solo come la vediamo solitamente sulla Terra.

Questo tipo di indagine dovrà essere applicata anche quando inizieremo ad investigare posti come Europa ed Encelado. Abbiamo analizzato i granelli di ghiaccio che escono dal pennacchio di Encelado. Per lo più sono fatti di pura acqua ghiacciata, alcuni sono molto ricchi di sali. Ma circa il 3% di essi, è ricco di sostanze organiche. Sfortunatamente, è difficile trarre conclusioni definitive perché lo strumento che ha effettuato le misurazioni è obsoleto, Cassini fu lanciato nel 1997. Quindi, mentre non possiamo dire che gli strumenti di Cassini abbiano confermato la presenza di biomolecole, siamo certi che vi sia un’abbondante chimica.

Su Encelado dovremo tornare con una nuova missione dotata di strumenti più moderni e sofisticati.

Intanto la missione Clipper esplorerà Europa prima che se ne possa inviare una su Encelado. Uno dei suoi principali obbiettivi sarà quello di misurare l’abitabilità di Europa. Europa Clipper avrà strumenti chiamati spettrometri di massa, qualcosa di simile a lingue in grado di assaggiare le cose che sono nello spazio. Se il Clipper riuscirà ad attraversare un pennacchio emesso da Europa, potrà studiarne la composizione nel dettaglio. Il guscio di ghiaccio di Europa è molto più spesso del guscio di Encelado, quindi non è chiaro se i pennacchi di Europa provengano effettivamente dall’oceano interno della luna o da qualche altro serbatoio liquido più vicino alla superficie. Dovremo scoprire anche questo.

I pennacchi della luna di Saturno Encelado, visti dalla sonda Cassini della NASA da una distanza di 14.000 chilometri nel 2010. – Credit: NASA / JPL-Caltech

La comprensione del nostro sistema solare sarà come avere una stele di Rosetta che ci permetterà di dare un senso a ciò che vedremo altrove. Quando osserviamo gli esopianeti, cerchiamo nelle loro atmosfere i segni che indicano la presenza di gas che potrebbero essere prodotti solo dalla vita. Poiché stiamo osservando gli esopianeti da molto lontano, disponiamo di dati limitati per individuare questo tipo di inferenze. Allo stesso modo, se gli alieni su un pianeta extrasolare osservassero il nostro sistema solare, probabilmente avrebbero difficoltà a trovare la vita sulla Terra. Quindi, fare progressi nel comprendere a cosa possano somigliare i segnali della vita, sta diventando fondamentale per dare un senso ai nostri studi degli esopianeti.

Chiaramente, l’ipotesi della vita dovrebbe essere l’ultima ad essere presa in considerazione e solo dopo aver eliminato tutte le altre possibili spiegazioni per i dati che potremo avere. I telescopi, anche i più evoluti, sono strumenti rozzi per individuare eventuali firme della vita nelle atmosfere degli esopianeti. Sarebbe molto meglio poter inviare sonde ma anche questo, ammesso fosse possibile, porrebbe problemi: negli anni ’70, mandammo le sonde Viking su Marte e un esperimento per rilevare la presenza di vita nel terreno marziano diede una risposta molto ambigua, i cui risultati sono ancora discussi oggi, con alcuni scienziati che sostengono che abbiamo già trovato prove della presenza di vita su Marte.

Tutti i nostri futuri test su Marte o sulle lune Europa ed Encelado dovranno dare risultati definitivi e privi di ambiguità. Tuttavia, abbiamo individuato esopianeti molto strani che ci fanno pensare che la chimica nel nostro sistema solare sia abbastanza peculiare, complicandoci non poso le cose. Insomma, sarà difficile riuscire ad avere una risposta definitiva.

Il sistema Trappist

Aggiungiamo anche il fatto che più scoperte facciamo, più ci rendiamo conto che qualsiasi ipotesi formulata potrebbe essere sbagliata. Nessuno oggi è in grado di escludere la possibilità che altre sostanze liquide, come ammoniaca, metano, etano o anche una forma liquida di anidride carbonica, possa funzionare come un potenziale solvente per la vita. Ma questi liquidi si comportano diversamente dall’acqua. Di conseguenza, la vita in questi liquidi dovrebbe essere fondamentalmente diversa dalla vita che conosciamo sviluppatasi nell’acqua. Ciò non significa che eventuali forme di vita aliene non utilizzerebbe gli stessi, abbondanti e fondamentali elementi costitutivi, quali carbonio, idrogeno, azoto e ossigeno. Potrebbe, però, metterli insieme in modi diversi.

Mentre cerchiamo la vita in tutti questi diversi ambienti, la cosa migliore che possiamo fare sia cercare di non avere preconcetti e mantenere una mentalità più aperta possibile. Invece di cercare una particolare molecola associata alla vita così come la conosciamo, dovremmo cercare nella chimica modelli che non potrebbero essere prodotti senza la vita.

Cercare la vita ci impone delle difficoltà enormi, scientificamente, oltre che filosoficamente, abbiamo delle difficoltà anche solo nel definire la “vita”. Non siamo stati ancora in grado di decidere nemmeno se i virus rientrano nella definizione. La linea tra la vita e la non vita potrebbe diventare molto, molto sfocata.

Insomma, la cosa che potremo più facilmente fare sarà quella di cercare di individuare la vita così come la conosciamo, cercando al contempo di mantenere la mente aperta a qualsiasi possibilità inattesa.

L’alternativa è che potremmo non vedere la vita aliena anche ritrovandocela sotto il naso.