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La NASA fornisce le ‘linee guida’ per la ricerca di ET

Gli astrobiologi che esplorano le atmosfere planetarie alla ricerca di mondi alieni non si limitano alla ricerca di un solo tipo di gas, come l’ossigeno, l’ozono o il metano, poichè in certi casi questi gas possono essere prodotti in modo non-biologico. E’ quanto affermano i ricercatori della NASA che hanno condotto per lungo tempo una serie di esperimenti presso l’Astrobiology Institute’s Virtual Planetary Laboratory.
A sinistra: le molecole di ozono potrebbero indicare la presenza di una qualche attività biologica; ma la sola presenza di ozono, anidride carbonica e di monossido di carbonio, senza metano, rappresenta un falso-positivo. A destra: l’ozono, l’ossigeno, l’anidride carbonica e il metano, senza il monossido di carbonio, indicano un possibile vero positivo. Credit: NASA

Per quattro lunghi anni, i ricercatori hanno simulato migliaia di volte ed in maniera molto dettagliata la chimica delle atmosfere planetarie, assumendo che non esistano forme di vita e modificando la composizione chimica delle atmosfere e il tipo di stella ospite. In certi casi è stato osservato un aumento della quantità di ozono anche in assenza di sorgenti di ossigeno. Ciò ha delle implicazioni importanti per la ricerca futura della vita oltre la Terra. Sul nostro pianeta, il metano viene prodotto biologicamente (è un esempio classico la flatulenza delle mucche) ma può avere una origine non-organica (ad esempio, i vulcani nelle profondità degli oceani possono emanare il gas a seguito delle reazioni chimiche che si hanno tra le rocce e l’acqua di mare). Qui da noi, la vita è la sorgente dominante dell’ossigeno molecolare, dato che il gas viene prodotto per fotosintesi nelle piante e negli organismi microscopici monocellulari. Ora, dato che la vita domina la produzione di ossigeno e l’ossigeno è necessario per l’ozono, da sempre è stato ipotizzato che entrambi i gas fossero forti indicatori biologici per la presenza di eventuali forme di vita aliena. Ma i risultati di questo studio hanno dimostrato che i gas in questione possono essere originati senza che sia necessaria la presenza di qualche forma di vita, cioè basta la sola azione della radiazione ultravioletta a spezzare i legami dell’anidride carbonica. In altre parole, i dati sperimentali suggeriscono che questo processo di natura non-biologica può creare abbastanza ozono da essere rivelato nello spazio e perciò non costituisce un fattore determinante per la scoperta di eventuali forme di vita aliena. In particolare, i risultati rafforzano l’ipotesi secondo cui il metano e l’ossigeno insieme, oppure il metano e l’ozono, sono forti indicatori della presenza di attività biologica. Infatti, se il metano e l’ossigeno sono presenti entrambi nell’atmosfera, ciò vuol dire che il metano è stato rilasciato da poco poichè l’ossigeno farà parte di un insieme di reazioni che consumeranno il metano. Il modo migliore per rifornire le molecole di metano in presenza di ossigeno è la vita. L’opposto è anche vero. Per mantenere l’ossigeno nell’atmosfera in presenza di metano, occorre rifornire l’ossigeno mediante forme di vita biologiche.

Gli scienziati della NASA sono partiti dai modelli sviluppati in precedenza da altri ricercatori per simulare la chimica delle atmosfere planetarie aliene. Inoltre, essi hanno costruito un programma per eseguire automaticamente migliaia di calcoli in modo da analizzare i risultati su un ampio insieme di composizioni chimiche e stelle differenti. Per far questo, sono state bilanciate le reazioni chimiche in modo adeguato per far sì che l’atmosfera persista su tempi scala geologici. Dato che le vita media di un pianeta è dell’ordine dei miliardi di anni, è improbabile che gli astronomi osserveranno per caso un esopianeta nel corso di un temporaneo aumento di ossigeno o di metano che abbia una durata di migliaia o addirittura di milioni di anni. Dunque, è stato necessario eseguire i calcoli per diversi casi poichè la produzione non-biologica di ossigeno è soggetta sia all’ambiente atmosferico del pianeta ma anche a quello della stella ospite. Se ci sono molti gas che consumano ossigeno, come l’idrogeno o il metano, allora ogni molecola di ossigeno o di ozono che viene prodotta sarà distrutta. Ad ogni modo, se la quantità di gas che consumano l’ossigeno rimane tendenzialmente bassa, l’ossigeno e l’ozono potrebbero sopravvivere per un certo periodo. Analogamente, la produzione e la distruzione di ossigeno, ozono e metano vengono regolate dalle reazioni chimiche indotte dalla radiazione stellare, rendendo così la stella un fattore importante che occorrerà considerare nei modelli. Tipi diversi di stelle producono la maggior parte della loro luce a specifiche lunghezze d’onda. Per esempio, le stelle massicce e calde o le stelle che presentano una attività esplosiva molto frequente possono produrre una maggiore radiazione ultravioletta che può influenzare in maniera più efficiente le reazioni fotochimiche nelle atmosfere planetarie. Per rivelare le molecole presenti nelle atmosfere planetarie, gli astronomi misurano i “colori della luce” della stella ospite. Nel momento in cui la luce stellare passa attraverso l’atmosfera del pianeta, parte di essa viene assorbita dalle molecole. Di fatto, molecole diverse assorbono colori differenti di luce e perciò è possibile utilizzare le righe di assorbimento dello spettro come “segnali caratteristici” del tipo e della quantità delle molecole presenti in quella atmosfera planetaria. Una delle principali sfide nell’identificare eventuali segni di vita aliena sarà proprio quella di discriminare tra i “prodotti” responsabili della vita e quei composti generati invece dai processi geologici o dalle reazioni chimiche nelle atmosfere. Per questo occorrerà capire non solo come la vita biologica può modificare un pianeta ma allo stesso tempo come funzionano i pianeti e le stelle che ospitano tali mondi.

Insomma, gli scienziati della NASA intendono utilizzare i risultati di questa ricerca per creare delle “linee guida” mirate verso la futura esplorazione spaziale allo scopo di scoprire possibili segni di vita aliena dall’analisi delle atmosfere planetarie. Non possiamo solamente cercare ossigeno, ozono o metano ma occorre verificare la presenza di altri gas come l’anidride carbonica o il monossido di carbonio. Insomma, dobbiamo considerare molto attentamente quelle argomentazioni che potrebbero portarci alla scoperta di qualche segnale caratteristico identificato poi come falso-positivo e fare in modo di evitarlo.

NASA: NASA Research Gives Guideline for Future Alien Life Search
arXiv: Abiotic Ozone and Oxygen in Atmospheres Similar to Prebiotic Earth

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