Su quali pianeti cercare la vita
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Due studi cercano di capire su quali esopianeti i futuri telescopi dovranno cercare la vita con maggiore probabilità. C'è chi dice di seguire l'ossigeno, c'è chi dice di seguire l'idrogeno


Fonte Donald M Glaser et al, Detectability of Life Using Oxygen on Pelagic Planets and Water Worlds, The Astrophysical Journal - 2020


C'è chi sostiene che lo scopo ultimo dell'astronomia sia la ricerca della vita in mondi differenti dal nostro: se sia davvero questo lo scopo non è dato sicuro ma sicuramente uno dei filoni più fertili della ricerca verte proprio sulla comprensione di come e dove andare a cercare compagnia aliena. Telescopi spaziali come Kepler e TESS ci hanno mostrato la presenza di migliaia di esopianeti e l'avvento di James Webb Telescope consentirà di rintracciare qualcosa di fondamentale: la riga dell'ossigeno nell'atmosfera dei pianeti rocciosi. 

INSEGUIRE L'OSSIGENO?

L'ossigeno terrestre è dovuto alla fotosintesi di microbi e piante ed è indicativo di presenza di forme di vita, ma è sempre così? Non tutti i pianeti rocciosi sono simili alla Terra e non sempre l'ossigeno può essere effettivamente indicativo di forme di vita: come facciamo a capire su quali pianeti andare a cercare in modo prioritario? E' stato creato un "indice di rilevabilità" dell'ossigeno da un team della Arizona State University, un indice il cui obiettivo è aiutare gli scienziati a selezionare i target migliori. 

Ad esempio, l'indice di rilevabilità della Terra è alto, quindi l'ossigeno atmosferico è dovuto sicuramente alla vita ma bastano poche variazioni e l'indice precipita. Gli oceani terrestri rappresentano soltanto lo 0.025% della massa terrestre mentre su altri pianeti la percentuale potrebbe essere molto più alta. Basti pensare alle lune ghiacciate del Sistema Solare , dove il ghiaccio d'acqua arriva al 50% della massa. Se un pianeta avesse anche solo lo 0.2% di acqua, l'indice di rilevabilità sarebbe totalmente differente dal nostro e l'ossigeno non sarebbe indizio sicuro di vita. La motivazione è da ricercare nelle terre esposte, visto che senza terre emerse la pioggia non potrebbe rilasciare importanti nutrienti come il fosforo e la vita fotosintetica non potrebbe produrre ossigeno a velocità paragonabili ad altre fonti non biologiche. 

A sinistra nel disegno in basso, la biosfera che produce ossigeno (fotosintesi/respirazione) è alimentata dal deflusso dei nutrienti dalla terra. A destra, se l'acqua copre tutta la terra, il deflusso dei nutrienti viene interrotto il che riduce significativamente la quantità di ossigeno che la biosfera può produrre. 

Crediti: D. Glaser / ASU
Crediti: D. Glaser / ASU

Non basta, quindi, l'ossigeno: serve controllare anche le terre emerse.

INSEGUIRE L'IDROGENO?

Niente vita nei mondi acquatici allora? Non è così semplice visto che un altro studio - proprio oggi - fa riferimento alle possibilità di vita su mondi ricchi di idrogeno: i microbi possono sopravvivere e prosperare in atmosfere dominate da idrogeno, atmosfere nettamente diverse dalla nostra dominata invece da azoto e ossigeno. L'idrogeno è più leggero rispetto a ossigeno e azoto il che vorrebbe dire che pianeti con atmosfere di questo tipo presenterebbero gusci gassosi più "gonfiati" rispetto a pianeti come il nostro. In questi ambienti, semplici forme di vita potrebbero essere presenti e questo vorrebbe dire puntare il futuro James Webb Telescope principalmente in direzione di esopianeti ricchi di idrogeno.

L'aria della Terra, miliardi di anni fa, conteneva ossigeno ma anche una zuppa di gas tra i quali anidride carbonica, metano e pochissimo idrogeno. Questo idrogeno è rimasto per miliardi di anni, fino al Grande Evento di Ossidazione che ha aumentato la percentuale di ossigeno. L'idrogeno che vediamo oggi viene consumato da alcuni microrganismi, compresi i metanogeni (organismi estremofili che lo usano per produrre metano) e proprio questi organismi sono stati studiati in un ambiente composto al 100% da idrogeno, ottenendo una popolazione stabile (S. Seager et al. Laboratory studies on the viability of life in H2-dominated exoplanet atmospheresNature Astronomy - 2020).

E IN QUALE GALASSIA?

All'interno di quali galassie sarebbe più facile, inoltre, trovare mondi abitati? Oltre al concetto di fascia di abitabilità è stato sviluppato tempo fa un concetto di zona galattica abitabile, mirato a individuare la zona maggiormente favorevole allo sviluppo della vita all'interno di una galassia . Tra queste galassie, le più favorite apparivano quelle ellittiche come risultato di un modello che teneva conto del numero di stelle, del tasso di formazione stellare , della metallicità e del tasso di esplosione di supernova (T. Cockell - The quest for cradles of life: using the fundamental metallicity relation to hunt for the most habitable type of galaxy - 2015): a giocare a favore delle ellittiche era essenzialmente il maggior numero di pianeti potenzialmente presenti, favoriti da un tasso di esplosioni minore. 

Eppure - di nuovo - non tutti la pensano così e un nuovo studio sostiene come questa conclusione non rispetti il principio di mediocrità: in assenza di prove contrarie, dobbiamo tendere a pensare che - visto che noi viviamo in una galassia a spirale e che siamo l'unico pianeta abitato a noi noto - debba per forza essere più semplice la vita in questa tipologia di galassia. In questo senso, verremmo riportati a una "normalità" per l'universo e non a una atipicità. Stiamo parlando di pura filosofia, evidentemente, ma per fortuna vengono proposte anche due ipotesi a sostegno: la prima vede la fase di quasar attraversata dalle ellittiche come stadio di potenti radiazioni in ultravioletto e raggi X , radiazioni che avrebbero annientato ogni forma di vita; la seconda vede una metallicità troppo limitata, che darebbe vita in prevalenza a mondi gassosi più che rocciosi (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society - “The Habitability of Large Elliptical Galaxies” - Daniel P. Whitmire).

Si, siamo ancora nella fase filosofica: del resto se si troverà vita oltre il Sistema Solare si partirà con mondi appartenenti alla nostra Galassia. Il resto è ancora distante.