Come gli scienziati cercano la vita extraterrestre

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

Forse ci sono altri mondi abitati da qualche parte nell'universo. Ma, finché non li troviamo, il programma minimo è dimostrare che la vita al di fuori della Terra è almeno in qualche forma. Quanto siamo vicini a questo?

Di recente, si sente sempre più parlare di scoperte che "potrebbero indicare" l'esistenza di vita extraterrestre. Solo nel settembre 2020 si è saputo della scoperta del gas fosfina su Venere - un potenziale segno di vita microbica - e dei laghi salati su Marte, dove potrebbero esistere anche i microbi.

Ma negli ultimi 150 anni, gli esploratori spaziali hanno più di una volta abbandonato un pio desiderio. Non esiste ancora una risposta affidabile alla domanda principale. O c'è comunque, ma gli scienziati sono cauti per abitudine?

Linee del telescopio

Nel 1870, l'astronomo italiano Giovanni Schiaparelli vide linee lunghe e sottili sulla superficie di Marte attraverso un telescopio e le dichiarò "canali". Ha intitolato inequivocabilmente il libro sulla sua scoperta "La vita sul pianeta Marte". "E' difficile non vedere su Marte immagini simili a quelle che compongono il nostro paesaggio terrestre", ha scritto.

In italiano, la parola canali significava sia canali naturali che artificiali (lo scienziato stesso non era sicuro della loro natura), ma quando tradotta perdeva questa ambiguità. I seguaci di Schiaparelli hanno già parlato chiaramente della dura civiltà marziana, che, in un clima arido, creò colossali impianti di irrigazione.

Lenin, che lesse il libro di Percival Lowell "Mars and its Canals" nel 1908, scrisse: "Lavoro scientifico. Dimostra che Marte è abitato, che i canali sono un miracolo della tecnologia, che le persone dovrebbero essere 2/3 volte più grandi di la gente del posto, inoltre con tronchi, e ricoperti di piume o pelli di animali, a quattro o sei zampe.

N … sì, il nostro autore ci ha ingannato, descrivendo le bellezze marziane in modo incompleto, dovrebbe essere secondo la ricetta: "L'oscurità delle verità basse ci è più cara di quanto stiamo sollevando l'inganno". Lowell era un milionario ed ex diplomatico. Amava l'astronomia e usò i propri soldi per costruire uno degli osservatori più avanzati d'America. È stato grazie a Lowell che il tema della vita marziana è arrivato sulle prime pagine dei più grandi giornali del mondo.

È vero, già alla fine del 19 ° secolo, molti ricercatori erano dubbiosi sull'apertura dei "canali". Le osservazioni davano costantemente risultati diversi - le carte divergevano anche per Schiaparelli e Loeull. Nel 1907, il biologo Alfred Wallace dimostrò che la temperatura sulla superficie di Marte è molto più bassa di quanto ipotizzato da Lowell e che la pressione atmosferica è troppo bassa perché l'acqua possa esistere in forma liquida.

La stazione interplanetaria "Mariner-9", che ha scattato fotografie del pianeta dallo spazio negli anni '70, ha posto fine alla storia dei canali: i "canali" si sono rivelati un'illusione ottica.

Dalla seconda metà del XX secolo, le speranze di trovare una vita altamente organizzata sono diminuite. Gli studi che utilizzano veicoli spaziali hanno dimostrato che le condizioni sui pianeti vicini non sono nemmeno vicine a quelle sulla Terra: cali di temperatura troppo forti, un'atmosfera senza segni di ossigeno, forti venti e una pressione tremenda.

D'altra parte, lo studio dello sviluppo della vita sulla Terra ha stimolato l'interesse per la ricerca di processi simili nello spazio. Dopotutto, non sappiamo ancora come e grazie a cosa, in linea di principio, è nata la vita.

Negli ultimi anni sono avvenuti molti eventi in questa direzione. L'interesse principale è la ricerca dell'acqua, dei composti organici dai quali potrebbero formarsi forme di vita proteiche, delle biofirme (sostanze prodotte dagli esseri viventi) e delle possibili tracce di batteri nei meteoriti.

A prova di liquido

La presenza dell'acqua è un prerequisito per l'esistenza della vita come la conosciamo. L'acqua agisce come solvente e catalizzatore per alcuni tipi di proteine. È anche un mezzo ideale per reazioni chimiche e trasporto di sostanze nutritive. Inoltre, l'acqua assorbe la radiazione infrarossa, quindi può trattenere il calore - questo è importante per i corpi celesti freddi che sono abbastanza lontani dal luminare.

I dati osservativi mostrano che l'acqua allo stato solido, liquido o gassoso esiste ai poli di Mercurio, all'interno di meteoriti e comete, così come su Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Gli scienziati hanno anche suggerito che le lune di Giove Europa, Ganimede e Callisto hanno vasti oceani sotto la superficie di acqua liquida. L'hanno trovato in una forma o nell'altra nel gas interstellare e persino in luoghi incredibili come la fotosfera delle stelle.

Ma lo studio delle tracce d'acqua può essere promettente per gli astrobiologi (specialisti in biologia extraterrestre) solo quando ci sono altre condizioni adatte. Ad esempio, le temperature, la pressione e la composizione chimica sugli stessi Saturno e Giove sono troppo estreme e mutevoli perché gli organismi viventi si adattino ad esse.

Un'altra cosa sono i pianeti vicini a noi. Anche se oggi sembrano inospitali, su di loro possono rimanere piccole oasi con "resti dell'antico lusso".

Nel 2002, l'orbiter Mars Odyssey ha scoperto depositi di ghiaccio d'acqua sotto la superficie di Marte. Sei anni dopo, la sonda Phoenix confermò i risultati del suo predecessore, ottenendo acqua liquida da un campione di ghiaccio del polo.

Ciò era coerente con la teoria che l'acqua liquida fosse presente su Marte abbastanza di recente (secondo gli standard astronomici). Secondo alcune fonti, sul Pianeta Rosso ha piovuto "solo" 3,5 miliardi di anni fa, secondo altri - addirittura 1,25 milioni di anni fa.

Tuttavia, è sorto subito un ostacolo: l'acqua sulla superficie di Marte non può esistere allo stato liquido. A bassa pressione atmosferica, inizia immediatamente a bollire ed evaporare - o si congela. Pertanto, la maggior parte dell'acqua conosciuta sulla superficie del pianeta è allo stato di ghiaccio. C'era la speranza che il più interessante stesse accadendo sotto la superficie. Nasce così l'ipotesi dei laghi salati sotto Marte. E proprio l'altro giorno ha ricevuto la conferma.

Scienziati dell'Agenzia Spaziale Italiana hanno scoperto in uno dei poli di Marte un sistema di quattro laghi con acqua liquida, che si trovano a una profondità di oltre 1,5 chilometri. La scoperta è stata fatta utilizzando dati radiofonici: il dispositivo dirige le onde radio all'interno del pianeta e gli scienziati, con la loro riflessione, ne determinano la composizione e la struttura.

L'esistenza di un intero sistema di laghi, secondo gli autori del lavoro, suggerisce che questo sia un fenomeno ordinario per Marte.

L'esatta concentrazione specifica di sali nei laghi marziani è ancora sconosciuta, così come la loro composizione. Secondo il direttore scientifico del programma Marte, Roberto Orosei, si tratta di soluzioni molto forti con "decine di percento" di sale.

Ci sono microbi alofili sulla Terra che amano l'alta salinità, spiega la microbiologa Elizaveta Bonch-Osmolovskaya. Rilasciano sostanze che aiutano a mantenere l'equilibrio idrico-elettrico e proteggono le strutture cellulari. Ma anche nei laghi sotterranei estremamente salati (brins) con una concentrazione fino al 30% ci sono pochi di questi microbi.

Secondo Orosei, nei laghi marziani potrebbero rimanere tracce di forme di vita che esistevano quando c'erano climi più caldi e acqua sulla superficie del pianeta, e le condizioni assomigliavano alla Terra primitiva.

Ma c'è un altro ostacolo: la composizione stessa dell'acqua. Il suolo marziano è ricco di perclorati - sali di acido perclorico. Le soluzioni di perclorato si congelano a temperature significativamente inferiori rispetto all'acqua normale o addirittura di mare. Ma il problema è che i perclorati sono ossidanti attivi. Promuovono la decomposizione delle molecole organiche, il che significa che sono dannose per i microbi.

Forse sottovalutiamo la capacità della vita di adattarsi alle condizioni più dure. Ma per dimostrarlo, devi trovare almeno una cellula vivente.

"Mattoni" senza sparare

Le forme di vita che vivono sulla Terra non possono essere immaginate senza complesse molecole organiche contenenti carbonio. Ogni atomo di carbonio può creare fino a quattro legami con altri atomi contemporaneamente, risultando in un'enorme ricchezza di composti. Lo "scheletro" di carbonio è presente alla base di tutte le sostanze organiche - comprese proteine, polisaccaridi e acidi nucleici, che sono considerati i "mattoni" più importanti della vita.

L'ipotesi della panspermia afferma semplicemente che la vita nelle sue forme più semplici è arrivata sulla Terra dallo spazio. Da qualche parte nello spazio interstellare, si sono sviluppate condizioni che hanno permesso di assemblare molecole complesse.

Forse non sotto forma di cellula, ma sotto forma di una sorta di protogenoma - nucleotidi che possono riprodursi nel modo più semplice e codificare le informazioni necessarie per la sopravvivenza di una molecola.

Per la prima volta, i motivi di tali conclusioni sono apparsi 50 anni fa. Molecole di uracile e xantina sono state trovate all'interno del meteorite Marchison, caduto in Australia nel 1969. Si tratta di basi azotate capaci di formare nucleotidi, da cui sono già composti i polimeri degli acidi nucleici - DNA e RNA.

Il compito degli scienziati era stabilire se queste scoperte sono una conseguenza dell'inquinamento sulla Terra, dopo la caduta, o hanno un'origine extraterrestre. E nel 2008, utilizzando il metodo del radiocarbonio, è stato possibile stabilire che l'uracile e la xantina si erano effettivamente formati prima che il meteorite cadesse sulla Terra.

Ora a Marchison e meteoriti simili (sono chiamati condriti carboniose), gli scienziati hanno trovato tutti i tipi di basi da cui sono costruiti sia il DNA che l'RNA: zuccheri complessi, tra cui ribosio e desossiribosio, vari amminoacidi, inclusi acidi grassi essenziali. Inoltre, ci sono indicazioni che le sostanze organiche si formino direttamente nello spazio.

Nel 2016, con l'aiuto dell'apparato di Rosetta dell'Agenzia spaziale europea, nella coda della cometa Gerasimenko sono state trovate tracce dell'amminoacido più semplice - la glicina - e del fosforo, che è anche un componente importante per l'origine della vita. -Churyumov.

Ma tali scoperte suggeriscono piuttosto come la vita avrebbe potuto essere portata sulla Terra. Non è ancora chiaro se possa sopravvivere e svilupparsi a lungo al di fuori delle condizioni terrestri. "Le grandi molecole, le molecole complesse, che classificheremmo come organiche sulla Terra senza alcuna opzione, possono essere sintetizzate nello spazio senza la partecipazione di esseri viventi", afferma l'astronomo Dmitry Vibe. "Sappiamo che la materia organica interstellare è entrata nel sistema solare e la Terra. Ma poi le stava accadendo qualcos'altro: la composizione isotopica e la simmetria stavano cambiando ".

Tracce nell'atmosfera

Un altro modo promettente per cercare la vita è associato alle biofirme, o biomarcatori. Si tratta di sostanze la cui presenza nell'atmosfera o nel suolo del pianeta indica sicuramente la presenza della vita. Ad esempio, c'è molto ossigeno nell'atmosfera terrestre, che si forma a seguito della fotosintesi con la partecipazione di piante e alghe verdi. Contiene anche molto metano e anidride carbonica, prodotti da batteri e altri organismi viventi nel processo di scambio di gas durante la respirazione.

Ma trovare tracce di metano o di ossigeno nell'atmosfera (oltre che nell'acqua) non è ancora un motivo per stappare lo champagne. Ad esempio, il metano si trova anche nell'atmosfera di oggetti simili a stelle: le nane brune.

E l'ossigeno può essere formato come risultato della scissione del vapore acqueo sotto l'influenza di una forte radiazione ultravioletta. Tali condizioni sono osservate sull'esopianeta GJ 1132b, dove la temperatura raggiunge i 230 gradi Celsius. La vita in tali condizioni è impossibile.

Perché un gas possa essere considerato una biofirma, deve essere dimostrata la sua origine biogena, cioè deve essere formato proprio a seguito dell'attività degli esseri viventi. Tale origine dei gas è indicata, ad esempio, dalla loro variabilità nell'atmosfera. Le osservazioni mostrano che i livelli di metano sulla Terra fluttuano con la stagione (e l'attività degli esseri viventi dipende dalla stagione).

Se su un altro pianeta il metano scompare dall'atmosfera, allora appare (e questo può essere registrato, ad esempio, durante un anno), significa che qualcuno lo sta emettendo.

Marte si è rivelato di nuovo una delle possibili fonti di metano "vivo". I primi segni di esso nel suolo sono stati rivelati dai dispositivi del programma Viking, che sono stati inviati sul pianeta negli anni '70, proprio con l'obiettivo di cercare materia organica. Le molecole scoperte di metano in combinazione con il cloro furono inizialmente prese come prova. Ma nel 2010 un certo numero di ricercatori ha rivisto questo punto di vista.

Hanno scoperto che i perclorati già a noi noti nel suolo marziano, quando riscaldati, distruggono la maggior parte della materia organica. E i campioni dei vichinghi sono stati riscaldati.

Nell'atmosfera di Marte sono state scoperte per la prima volta tracce di metano nel 2003. Il ritrovamento ha immediatamente riacceso le conversazioni sull'abitabilità di Marte. Il fatto è che qualsiasi quantità significativa di questo gas nell'atmosfera non durerebbe a lungo, ma verrebbe distrutta dalle radiazioni ultraviolette. E se il metano non si decompone, gli scienziati hanno concluso che esiste una fonte permanente di questo gas sul Pianeta Rosso. Eppure, gli scienziati non avevano ferma fiducia: i dati ottenuti non escludevano che il metano trovato fosse lo stesso "inquinamento".

Ma le osservazioni del rover Curiosity nel 2019 hanno registrato un aumento anomalo dei livelli di metano. Inoltre, si è scoperto che ora la sua concentrazione è tre volte superiore al livello di gas registrato nel 2013. E poi è successa una cosa ancora più misteriosa: la concentrazione di metano è scesa di nuovo ai valori di fondo.

L'enigma del metano non ha ancora una risposta univoca. Secondo alcune versioni, il rover potrebbe trovarsi sul fondo di un cratere, in cui è presente una fonte sotterranea di metano, e il suo rilascio è associato all'attività tettonica del pianeta.

Tuttavia, le firme biologiche possono essere piuttosto non ovvie. Ad esempio, nel settembre 2020, un team dell'Università di Cardiff ha rilevato tracce di gas fosfina su Venere, uno speciale composto di fosforo coinvolto nel metabolismo dei batteri anaerobi.

Nel 2019, le simulazioni al computer hanno mostrato che la fosfina non può essere formata su pianeti con un nucleo solido se non a causa dell'attività degli organismi viventi. E la quantità di fosfina trovata su Venere parlava a favore del fatto che non si trattava di un errore o di un'impurità accidentale.

Ma un certo numero di scienziati è scettico sulla scoperta. L'astrobiologo ed esperto di stati ridotti del fosforo Matthew Pasek ha suggerito che esiste un processo esotico che non è stato preso in considerazione dalle simulazioni al computer. Era lui che poteva avere luogo su Venere. Pasek ha aggiunto che gli scienziati non sono ancora sicuri di come la vita sulla Terra produca fosfina e se sia prodotta da organismi.

Sepolto nella pietra

Un altro possibile segno di vita, sempre associato a Marte, è la presenza in campioni provenienti dal pianeta di strane strutture simili a resti di esseri viventi. Questi includono il meteorite marziano ALH84001. È volato da Marte circa 13.000 anni fa ed è stato trovato in Antartide nel 1984 dai geologi in motoslitta intorno alle Allan Hills (ALH sta per Allan Hills) in Antartide.

Questo meteorite ha due caratteristiche. Innanzitutto, è un campione di rocce dell'era di quello stesso "Marte bagnato", cioè il tempo in cui potrebbe esserci dell'acqua su di esso. Il secondo: in esso sono state trovate strane strutture, che ricordano oggetti biologici fossilizzati. Inoltre, si è scoperto che contengono tracce di materia organica! Tuttavia, questi "batteri fossilizzati" non hanno nulla a che fare con i microrganismi terrestri.

Sono troppo piccoli per qualsiasi vita cellulare terrestre. Tuttavia, è possibile che tali strutture indichino i predecessori della vita. Nel 1996, David McKay del Johnson Center for NASA e i suoi colleghi hanno trovato i cosiddetti pseudomorfi in un meteorite: insolite strutture cristalline che imitano la forma (in questo caso) di un corpo biologico.

Poco dopo l'annuncio del 1996, Timothy Swindle, uno scienziato planetario dell'Università dell'Arizona, ha condotto un'indagine informale su oltre 100 scienziati per scoprire come si sentiva la comunità scientifica riguardo alle affermazioni.

Molti scienziati erano scettici sulle affermazioni del gruppo McKay. In particolare, un certo numero di ricercatori ha sostenuto che queste inclusioni possono derivare da processi vulcanici. Un'altra obiezione era relativa alle dimensioni molto ridotte (nanometriche) delle strutture. Tuttavia, i sostenitori si sono opposti a ciò che i nanobatteri sono stati trovati sulla Terra. C'è un lavoro che mostra la fondamentale indistinguibilità dei moderni nanobatteri dagli oggetti di ALH84001.

Il dibattito è in stallo per lo stesso motivo del caso della fosfina venusiana: abbiamo ancora poca idea di come si formino tali strutture. Nessuno può garantire che la somiglianza non sia una coincidenza. Inoltre, ci sono cristalli sulla Terra, come la cherite, che sono difficili da distinguere dai resti "fossilizzati" di microbi anche ordinari (per non parlare dei nanobatteri poco studiati).

La ricerca della vita extraterrestre è come rincorrere la propria ombra. Sembra che la risposta sia davanti a noi, non ci resta che avvicinarci. Ma si sta allontanando, acquisendo nuove complessità e riserve. È così che funziona la scienza: eliminando i "falsi positivi". Cosa succede se l'analisi spettrale fallisce? E se il metano su Marte fosse solo un'anomalia locale? E se le strutture che sembrano batteri fossero solo un gioco della natura? Tutti i dubbi non possono essere completamente esclusi.

È del tutto possibile che scoppi di vita appaiano costantemente nell'Universo, qua e là. E noi, con i nostri telescopi e spettrometri, siamo sempre in ritardo per un appuntamento. O, al contrario, arriviamo troppo presto. Ma se si crede al principio copernicano, che dice che l'Universo nel suo insieme è omogeneo e che i processi terreni devono avvenire da qualche altra parte, prima o poi ci incroceremo. È una questione di tempo e di tecnologia.