Il Tredicesimo Cavaliere

Scienze dello Spazio e altre storie

eso12 – A caccia di firme biologiche

Questo articolo è l’ultimo di una serie dedicata all’individuazione e allo studio dei pianeti extrasolari, e altri ne seguiranno. La serie ha avuto inizio il 20/7/15 con eso1 – I pianeti extrasolari, imparare le basi. In particolare, oltre al presente, altri due post sono stati dedicati alla spettroscopia del transito, una nuova disciplina che consentirà di stabilire con certezza l’esistenza della vita su altri pianeti tramite l’individuazione di firme biologiche che si sta proprio ora cominciando ad analizzare. I due articoli sono: eso10 – I colori di un mondo che vive e eso11 – I colori della vita extraterrestre. Ambedue possono essere considerati propedeutici al presente articolo. Buona lettura. (RF)

 

 spettroscopia transito JWST firma biologica ossigeno abiotico falso positivo

Immagine: una nuova ricerca del Laboratorio Planetario Virtuale dell’Università di Washington aiuterà gli astronomi a identificare meglio ed escludere i “falsi positivi” nella ricerca della vita. Illustrazione: immagine di un artista di Kepler 62E, a circa 1200 anni luce nella costellazione della Lira. Fonte: NASA

 

Mancano solo due anni al lancio del Telescopio Spaziale James Webb (JWST). Se tutto va bene, il JWST dovrebbe traghettarci nell’era del rilevamento delle firme biologiche, che verrà usato per cercare i segni caratteristici degli organismi viventi nelle atmosfere dei rispettivi mondi. Ma quanto sono sicure queste firme? Una nuova pubblicazione dell’Università di Washington approfondisce il problema dei falsi positivi ed elenca le caratteristiche delle firme che potrebbero fuorviarci.

Un metodo di studio delle firme biologiche è quello della spettroscopia di transito, che usa i dati raccolti dalla luce della stella che attraversa l’atmosfera di un pianeta in transito. Questa tecnica ci consente di analizzare quelle caratteristiche della luce che evidenziano i particolari costituenti dell’atmosfera. Un consistente segnale dell’ossigeno può per forza indicare la presenza di vita? Si penserebbe di sì, perché l’ossigeno nell’atmosfera terrestre, O2, è instabile nel tempo su scala geologica e verrebbe gradualmente consumato dalle reazioni con i gas vulcanici e dall’ossidazione al livello della superficie.

Sul nostro pianeta quindi l’ossigeno necessita di una fonte che lo ricostituisca e che è la fotosintesi di piante e alghe che cercano la luce solare per ottenerne energia. Ma Edward Schwieterman e il suo team pensano che, mentre sulla Terra l’ossigeno abiotico non può raggiungere livelli significativi, può certamente aumentare in altri ambienti planetari. Questo dovrebbe farci riflettere. (1)

Schwieterman, che lavora sotto l’egida del Laboratorio Planetario Virtuale (Virtual Planet Laboratory) dell’università, vede l’ossigeno come un potenziale falsario delle firme biologiche. La creazione abiotica di ossigeno, particolarmente intorno alle stelle di massa piccola che potrebbero essere uno dei primi oggetti di questo tipo di ricerca, può verificarsi quando la luce ultravioletta della stella spezza le molecole di biossido di carbonio, consentendo la formazione di O2 da parte di alcuni atomi di ossigeno. Abbiamo così dell’ossigeno non sostenuto da attività biologica.I modelli al computer di Schwieterman mostrano che questo processo produrrebbe anche trascurabili quantità di monossido di carbonio. Pertanto, la presenza di biossido e monossido di carbonio solleverebbe dubbi sul simultaneo rilevamento di ossigeno nell’atmosfera di un pianeta. I processi abiotici, anziché la vita, potrebbero esserne l’agente. Ciò può essere usato a nostro vantaggio: dato che le firme di CO/CO2 e O di origine abiotica sono più rilevabili con appena 10 transiti rispetto a O2 e O3, il fatto di determinarle con ragionevole certezza può permettere di escludere i pianeti con firme biologiche false per passare invece allo studio di altri pianeti. (2)

L’Osopra menzionato è un secondo tipo di falsario delle firme biologiche, in quanto la luce della stella primaria decompone l’acqua atmosferica sul pianeta roccioso in esame. In questo caso otteniamo grandi quantità di ossigeno dovuto alla fuga dell’idrogeno e possiamo aspettarci di trovare coppie di ossigeno molecolare di breve durata che diventano molecole di O, producendo una firma propria. Come nota Schwieterman, si produce una maggiore percentuale di ossigeno come mai la Terra ha avuto nella propria atmosfera:

 

Certe caratteristiche dell’Osono potenzialmente rilevabili nella spettroscopia di transito e molte altre sono visibili nella luce riflessa. Un segno consistente di O4 potrebbe suggerire che quest’atmosfera ha molto più ossigeno di quanto ne possa essere prodotto biologicamente.

 

Il rilevamento di questo particolare “falsario  delle firme biologiche” è più fattibile per mezzo dell’osservazione diretta, mentre le firme del biossido e del monossido di carbonio sono meglio identificabili tramite la spettroscopia di transito. La ricerca prende in considerazione le simulazioni dello spettro dell’osservazione diretta, in cui l’elevato assorbimento dell’Ofarebbe ipotizzare un’atmosfera a elevato contenuto di ossigeno, molto diverso da quello mai raggiunto dalla Terra.(3)

Schwieterman e il suo gruppo ritengono che i primi pianeti potenzialmente abitabili, di cui studieremo le atmosfere, saranno quelli orbitanti intorno alle stelle nane di classe M. Si tratta del tipo di pianeti con maggiore probabilità di mostrare entrambi i tipi di falsari delle firme biologiche spiegati sopra. Dovremo quindi interpretare potenziali firme biologiche che, senza questi criteri, darebbero adito a confusione. Afferma Schwieterman:

 

La potenziale scoperta della vita al di fuori del Sistema Solare è di tale importanza e foriera di tali conseguenze che dobbiamo essere assolutamente sicuri di aver lavorato bene, di sapere esattamente cosa stiamo cercando e da cosa potremmo essere ingannati quando analizziamo la luce degli esopianeti.

Traduzione e adattamento di FAUSTO MESCOLINI

 

 

FONTI:

La pubblicazione è Schwieterman et al., Identifying Planetary Biosignature Impostors: Spectral Features of CO and O4 Resulting from Abiotic O2/OProduction, Astrophysical Journal Letters Vol. 819, N. 1 (25 febbraio 2016). Riassunto / prestampa. È disponibile anche un comunicato stampa dell’Università di Washington.

Titolo originale: False Positives in the Search for Extraterrestrial Life di Paul Gilster, pubblicato su Centauri Dreams il 2 marzo 2016

NOTE:

1.

In biochimica, sintesi a., la sintesi di composti organici per via chimica, che avviene cioè in assenza di cellule viventi o di loro organuli, N.d.T.

2.

“…nei casi qui esposti, i discriminatori spettrali di O2 e Osono più trascurabili con un’ipotetica osservazione del JWST che con le firme degli stessi O2 e O3. Nello spettro del nostro esempio, né l’O2 né l’Osarebbero direttamente rilevabili con appena 10 transiti, mentre i discriminatori abiotici di CO/CO2 e O4 potrebbero esserlo. Se lo scopo ultimo è quello di definire i pianeti in cui sono ottenibili le firme biologiche, si avrebbe l’opportunità di massimizzare il tempo utile di osservazione. Nel caso in cui gli indicatori spettrali delle firme biologiche false vengano rilevati con ragionevole certezza, piuttosto che approfondire ulteriormente la comunità scientifica potrebbe destinare il tempo restante ad altri obiettivi promettenti.”

3.

“Questo semplice caso di prova dimostra che se le atmosfere a O2 elevato proposte da Luger e Barnes (2015) esistono, la forza di assorbimento della banda dell’Oin tali spettri planetari sarebbe paragonabile o superiore a quella delle bande di O2 monomero. Tali spettri sono qualitativamente differenti dallo spettro della Terra moderna, anche nell’intervallo 0,3-1,0 µm, dato che hanno forma diversa, caratteristiche dell’Opiù ampie e ulteriori caratteristiche provenienti dall’O4. Tutti questi sono segni di un’abbondanza di O2 molto maggiore di quanto abbia mai raggiunto l’atmosfera terrestre, autoregolata da cicli negativi.”

3 aprile 2016 Posted by | Astrofisica, Planetologia, Scienze dello Spazio, SETI | , , , , , | Lascia un commento

Dentro la Zona di Transito

ETZ Zona di Transito metodo del Transito esopianeta pianeta extra-solare ESA missione PLATO SETI firma biologica

Nell’immagine: Banda stretta – Questa immagine mostra la zona di transito, in cui gli osservatori distanti potevano vedere il passaggio della Terra davanti al Sole. Credito e copyright: Axel Quetz (MPIA) / Axel Mellinger, Central Michigan University.

Considerato quanto è efficiente per il rilevamento degli esopianeti il cosiddetto metodo del transito, possiamo ben immaginare che nuove, importanti scoperte siano previste per il futuro. Non passeranno molti anni prima che diventi effettivamente possibile l’analisi dei componenti dell’atmosfera di mondi molto più piccoli dei giganti gassosi che sono allo studio in questo momento, e ciò renderebbe possibile scoprire eventuali firme biologiche. Come ho già ipotizzato in queste pagine, potrebbe davvero succedere di scoprire la vita su un pianeta di una stella lontana prima che riusciamo a trovarla (se esiste) da qualche parte nel nostro Sistema Solare.

Stiamo osservando mondi attorno ad altri soli con qualcosa dello spirito con cui Carl Sagan e la squadra del Voyager, raggiunte mete più lontane, si guardava indietro e vedeva la Terra come “un pallido puntino azzurro”. È il paragone che René Heller e Ralph E. Pudritz tratteggiano nel loro recente documento a proposito della strategia del SETI. Tranne che qui stiamo parlando di osservatori extraterrestri che tengono d’occhio il nostro pianeta, supponendo che se noi possiamo effettuare questi studi utilizzando la tecnologia attuale, altrettanto potrebbero fare altre specie, certamente una dotata di strumenti più evoluti dei nostri.

 

Una sottile striscia di cielo

Consideriamo quindi quella che i ricercatori chiamano Zona di Transito della Terra (ETZ). È quella regione del cielo da cui un’altra civiltà sarebbe in grado di rilevare la Terra come un pianeta che sta transitando davanti al Sole. I dottori René Heller (del Max Planck Institute for Solar System Reseach di Göttingen – Germania) e Ralph Pudritz (MacMaster University, Ontario – Canada) analizzano questa piccola regione di spazio, una striscia attorno all’eclittica proiettata fuori sulla Galassia. L’intera ETZ ammonta a due millesimi della sfera celeste, che è precisamente il motivo per cui piace agli autori. Heller dice:

Il punto chiave di questa strategia è che confina l’area di ricerca in una parte molto piccola del cielo. Di conseguenza, potrebbe volerci meno della durata di una vita umana per stabilire se ci sono o meno astronomi extraterrestri che abbiano trovato la Terra. Potrebbero aver rilevato la sua atmosfera adatta alla vita e cominciato a cercare un contatto con chiunque la abiti.

Ciò che i ricercatori forniscono è lo sviluppo di idee che risalgono quanto meno agli anni ’80, e che vennero discusse in un documento del 1990 scritto dall’astronoma russa L.N. Filippova, la quale presentò una lista di stelle vicine e prossime all’eclittica che sarebbero state un buon bersaglio per SETI. Anche un poster del 2008, esposto presso l’American Astronomical Society e prodotto da Richard Conn Henry, Steve Kilston e Seth Shostak affrontò la questione nel suo abstract:

…. la miglior speranza di successo nel SETI è l’esplorazione della possibilità che esistano alcune civiltà estremamente antiche ma non dedite alla colonizzazione; civiltà che, eoni fa, rilevarono l’esistenza della Terra (ossigeno, e quindi vita), e della Luna (che contribuiva a stabilizzare la sua rotazione) nel corso del transito davanti al Sole (e quindi l’eclittica, che è stabile da milioni di anni). Civiltà che da allora proiettano quantità voluminose di informazioni nella nostra direzione, nella tenue speranza, ora realizzata, che sarebbe apparsa una civiltà tecnologica in grado di riceverle. Mantenere attiva una tale trasmissione mirata sarebbe estremamente economico per una civiltà avanzata.

Ma Heller e Pudritz non si limitano a comunicazioni intenzionali di questo tipo. Che si tratti di radiazione dispersa o segnali diretti, il loro intento è di presentare una descrizione rigorosa e geometrica della ETZ ad uso del SETI, organizzata in due database, uno comprendente almeno 100.000 stelle, mentre l’altro rappresenterebbe un piccolo sottogruppo di 82 stelle vicine alla nostra che possono essere utilizzate come primi bersagli. Gli autori fanno notare che la missione PLATO , che l’ESA prevede di lanciare nel 2024, userà il metodo del transito per trovare piccoli pianeti attorno a parecchie stelle brillanti, come quelle elencate nella lista Heller-Pudritz. PLATO potrebbe persino rilevare i transiti degli esopianeti i cui ipotetici abitanti sarebbero in grado di vedere la Terra transitare davanti al Sole. Aggiunge Heller:

Questo assetto un po’ pazzo offrirebbe sia a noi che a loro la possibilità di studiare il pianeta degli altri col metodo del transito.

In merito alle dimensioni dell’ETZ, il documento fa notare che il disco galattico ha una larghezza di circa 2000 anni luce nel punto dove si trova il Sole. Il lettore tenga a mente che il Sistema Solare è inclinato di circa 63°, il che ci dà una ETZ il cui percorso attraverso il disco galattico è di circa 3260 anni luce. Heller and Pudritz non considerano le nane rosse (classe M), ma puntano l’obiettivo verso le stelle di classe K e G nane (il sole è un astro di classe G2 – ndt). Il documento descrive la selezione delle 82 stelle ad alta priorità.

ETZ Zona di Transito metodo del Transito esopianeta pianeta extra-solare ESA missione PLATO SETI firma biologica

L’astrofisico René Heller

Grazie all’esclusione di tutte le stelle di classe F, A e B, siamo sicuri di prendere in considerazione solamente astri con una vita lunga abbastanza da poter ospitare pianeti abitabili per miliardi di anni. Un approccio più sofisticato farebbe uso dell’età delle stelle (se nota) per le rimanenti stelle di classe K e G, seguendo l’esempio di Turnbull e Tarter, poiché alcuni di questi bersagli potrebbero essere ancora molto giovani, con poco tempo a disposizione per l’emersione di specie intelligenti. Nonostante questo, la maggior parte di tali stelle dovrebbe essere di età simile al Sole, dato che si trova nelle sue vicinanze all’interno della Via Lattea. L’esclusione di giganti e subgiganti ci lascia infine con 45 stelle di classe K e 37 G nane.

Quello che vediamo nella ETZ è un modo di confinare la ricerca SETI in una regione ad alta priorità che si srotola come un nastro di 0,528° lungo l’eclittica, definendo quel luogo dove gli astronomi extraterrestri sarebbero in grado di vedere i transiti non radenti della Terra davanti al Sole. Heller e Pudritz stimano che il numero totale di stelle di classe K e G nane entro 326 anni luce (1 kiloparsec) all’interno della ETZ sia circa 100.000, con stime che indicano i pianeti di tipo terrestre nella zona di abitabilità delle rispettive stelle in un numero stimabile intorno a 10.000. I ricercatori SETI ottengono quindi un’area di ricerca fortemente circoscritta nella quale focalizzare la loro attenzione, mentre andiamo alla ricerca di qualche segno che gli abitanti dei pianeti che possiamo scoprire potrebbero a loro volta aver scoperto noi.

FONTI:

  • Il documento è: Heller, The Search for Extraterrestrial Intelligence in Earth’s Solar Transit Zone,  Astrobiology Vol. 16, No. 4 (2016). Preprint disponibile.

  • Si veda anche il notiziario edito dal Max Planck Institute for Solar System Research. Se siete interessati a scavare negli anni iniziali della storia del concetto di ETZ, fate riferimento al documento della Filippova menzionato sopra, dal titolo A List of Near Ecliptical Sun like Stars for the Zodiac SETI Program Astronomicheskii. Tsirkulyar 1544:37 (1990).

  • Si veda anche il documento del 1998 della Filippova con V. S. Strelnitskij, dal titolo Ecliptic as an Attractor for SETI Astronomicheskii Tsirkulyar 1531:31.

Titolo originale Into the Transit Zone di Paul Gilster – Pubblicato su Centauri Dreams il 9/3/16

Traduzione ROBERTO FLAIBANI
Editing DONATELLA LEVI

26 marzo 2016 Posted by | Astrofisica, Planetologia, Radioastronomia, Scienze dello Spazio, Senza categoria, SETI | , , , , , , , | 2 commenti

Astrobiologia: l’equazione di Seager, le “firme biologiche” e le nane rosse

seager_saraPiuttosto che cercare segnali ottici o radio che indichino una cultura extraterrestre, alcuni scienziati si sono chiesti se una civiltà abbastanza avanzata potrebbe aver lasciato prove della propria esistenza sotto forma di enormi progetti ingegneristici, scavi minerari su asteroidi o sventrando interi pianeti per costruire sfere di Dyson. O forse le stelle chiamate “Blue Straggler” sono la prova di una cultura che sta armeggiando con il proprio sole.  (nella foto:  Sara   Seager).

 Mi piace pensare che un giorno, grazie alla rapida crescita del nostro database astronomico, potremmo trovare la prova non di culture ancora esistenti, ma di culture da lungo tempo estinte, le cui opere di mega ingegneria potrebbero porsi quale prova enigmatica dell’esistenza di esseri intelligenti periti prima della nascita del nostro Sole. Dopo tutto non sappiamo quanto possano vivere le civiltà tecnologiche e non c’è ragione di pensare che siano immortali.

 Tutto ciò si riflette su questo articolo perché uno degli elementi chiave dell’equazione di Drake è il termine L, il quale indica la durata della vita di una civiltà tecnologica. È un aspetto di cui non abbiamo semplicemente alcuna conoscenza, salvo dire che, fino ad oggi, la nostra cultura si è organizzata per sopravvivere con la tecnologia. A un certo punto le civiltà inevitabilmente distruggono se stesse a causa del cattivo uso dei loro stessi strumenti? È questo il “Grande Filtro” che una cultura deve attraversare per raggiungere la maturità?

Sarà il tema di uno dei prossimi articoli di questo ciclo dedicato al nuovo SETI. Si tratta di un lavoro di Paul Gilster di eccezionale qualità, che speriamo di liberare dalle grinfie delle leggi sul copyright. Nel frattempo, riportiamo nell’articolo seguente le nuove, suggestive proposte avanzate da Sara Seager e Lee Grenfeel per l’utilizzo di procedure e strumenti atti a riconoscere la semplice presenza di vita analizzando l’atmosfera di un pianeta.

M-class red dwarfUna alternativa a Drake

Possiamo riflettere su questi argomenti mentre le diverse forme di SETI proseguono il loro corso, ma dovremmo ricordare che la caccia alle tracce biologiche, non necessariamente tecnologiche, è continua. Al MIT, Sara Seager offre un nuovo approccio all’equazione di Drake scegliendo non di cercare la vita intelligente, bensì la presenza della vita stessa

È una decisione brillante perché stiamo entrando in un’epoca in cui saremo in grado di esaminare l’atmosfera di pianeti potenzialmente abitabili orbitanti intorno alle piccole stelle nane di classe M. Non solo è in orbita il telescopio spaziale TESS (Transiting Exoplanets Survey Statellite) ma noi avremo (non prima del 2018 ndt) anche il JWST (James Webb Space Telescope) e, entro l’anno, l’europeo GAIA. Se TESS o GAIA possono trovare pianeti candidati attorno alle stelle, JWST può studiarli per scoprire se le firme biologiche dei gas che segnalano la presenza di vita sono presenti.

 L’equazione di Seager rappresenta un taglio netto rispetto a quella di Drake. La trascrivo direttamente da questa intervista su Astrobiology Magazine, alla quale può far riferimento chi vuole approfondire:

 N = N* FQ FHZ FO FL FS

 dove:

 N = numero dei pianeti con riconoscibili segni di vita

N* = il numero delle stelle osservate

FQ = la frazione di stelle in stato di quiete

FHZ = la frazione di stelle con pianeti rocciosi nella zona di abitabilità

FO = la frazione di quei pianeti che può essere osservata

FL = la frazione di quei pianeti dove risiede la vita

FS = la frazione di quei pianeti in cui la vita produce una firma riconoscibile in un gas

Se la confrontiamo con il famoso approccio di Drake risulta subito evidente ciò che è rimasto fuori. Ecco la formula originale :

N = R* fp ne fl fi fc L

 dove

 N = il numero delle civiltà in grado di comunicare

R* = il tasso di formazione delle stelle adatte (stelle tipo il nostro Sole)

fp = la frazione di quelle stelle che possiede pianeti (esistono prove che i sistemi planetari siano comuni tra le stelle tipo Sole)

ne = il numero dei mondi tipo Terra per ciascun sistema planetario

fl = la frazione di questi pianeti tipo Terra dove la vita si è effettivamente sviluppata.

fi = la frazione dei pianeti dove si è sviluppata anche l’intelligenza.

Fc = la frazione dei pianeti in grado di comunicare utilizzando onde elettromagnetiche

L = la durata delle civiltà in grado di comunicare.

Si vede facilmente che l’approccio di Seager mette a fuoco solamente i gas in grado di  concorrere a produrre una firma biologica, che noi siamo in grado di studiare con successo perché l’atmosfera di un pianeta che sta transitando davanti alla sua stella assorbirà una parte della luce stellare. Stiamo dunque cercando fotoni di luce stellare che brillano attraverso l’atmosfera di un pianeta, e stiamo cercando stelle in un tale stato di quiete che la loro attività non riesce a mascherare i dati che abbiamo bisogno di raccogliere dai pianeti in transito.

Alcuni aspetti dell’equazione Seager possono essere calcolati: la frazione delle stelle nane di classe M con pianeti nella zona abitabile, basata sulle statistiche della sonda Kepler, è grosso modo pari allo 0,15 per le stelle in stato di quiete. Altri termini sono, come la stessa Seager ammette, soltanto ipotesi, incluse la frazione in cui c’è presenza di vita e la frazione che produce una firma riconoscibile in un gas.

Ci sarebbe molto da dire sulle firme biologiche stesse. Sulla Terra, ossigeno, ozono, metano, e anidride carbonica sono prodotti biologicamente, ma potrebbero crearsi per via naturale anche nell’atmosfera di un pianeta privo di vita. Cosi non è tanto un singolo gas ma una combinazione di più gas che ci può dare il quadro completo. Una firma biologica sarebbe la presenza simultanea di questi gas in quantità tali da indicarci che la vita deve essere una componente di ciò che continua a produrli. L’ultima variabile di Seager – la frazione di quei pianeti in cui la vita produce una firma riconoscibile in un gas – è ingegnosa perché ci porta direttamente alle questioni fondamentali che dovranno essere risolte se vogliamo allargare la caccia alla vita. Dice Seager :

 Ho elaborato con cura l’ultimo termine della mia equazione in modo da potervi aggiungere più informazioni. La vita produce davvero un firma rilevabile? Esistono degli effetti sistematici che impediscono di rilevare gas riconducibili a firme biologiche su qualche pianeta? Forse non li abbiamo trovati per motivi tecnici? In effetti non sappiamo proprio quanti pianeti ospitano una vita che produce gas recanti firme biologiche intercettabili da noi.

 Niente di tutto questo vuole sminuire l’attuale sforzo di quelli del SETI che invece procedono con le loro ricerche e la formula di Drake saldamente in testa. Ma la nuova equazione di Seager è veramente una aggiunta preziosa nella dotazione dello scopritore di pianeti. Dopo tutto noi non abbiamo idea di se e quando il SETI riuscirà a raccogliere prove dell’esistenza di una civiltà extraterrestre. Ma nella visione di Seager c’è almeno la lontana possibilità che riusciremo a scoprire una firma biologica entro i prossimi dieci anni. Dedurre la presenza di qualche traccia di vita su un mondo distante non sarà come avere la password per consultare l’Enciclopedia Galattica, ma se non altro ci permetterà di affermare che la vita non è confinata solo sul nostro mondo.

 È sorprendente pensare che la prima scoperta di vita extraterrestre possa arrivarci come luce riflessa da un esopianeta lontano piuttosto che da un corpo celeste del Sistema Solare! Eppure pensiamoci: Seager sta parlando della possibilità di avvistare una firma biologica entro dieci anni da oggi. Quanto è probabile che si riesca ad avere così presto prove inconfutabili di vita su Marte, Europa o un qualsiasi altro corpo celeste vicino?

 L’interesse di Seager si concentra sulla scoperta di ogni tipo di vita, non solo di culture tecnologiche capaci di comunicare, e il suo lavoro è rivolto in particolare alle stelle nane di classe M, il tipo di stelle sulle quali è più probabile riuscire a svolgere le ricerche necessarie in tempi brevi. I marcatori biologici che stiamo cercando verranno presumibilmente esaminati per la prima volta dal JWST, che analizzerà la luce proveniente da una stella rossa nana nel momento il cui il suo disco viene attraversato da uno dei pianeti del suo sistema. I cambi nell’emissione della luce ci diranno molto su quali tipi di gas si trovano nell’atmosfera del pianeta.

 Al congresso Europeo per le Scienze Planetarie all’University College di Londra anche Lee Grenfell (DLR Institute of Planetary Research, Berlino) ha parlato di marcatori biologici. Ossigeno, ozono, metano, protossido di azoto, quando rilevati simultaneamente, potrebbero corrispondere a segni di vita, e l’interesse di Grenfell sta in come rilevarli. Come Seager, anche lui è interessato alle stelle nane di classe M. La sua squadra ha sviluppato modelli computerizzati per simulare la differente disponibilità di gas biomarcatori e per studiare come potrebbero influenzare la luce stellare che filtra attraverso l’atmosfera del pianeta. La scelta delle stelle nane di classe M è stata ovvia.

Dice Grenfell:

 “nelle nostre simulazioni, abbiamo costruito il modello di un esopianeta simile alla Terra e lo abbiamo piazzato in varie orbite intorno alle stelle calcolando come i segnali corrispondenti ai marcatori biologici rispondevano in differenti condizioni. Ci siamo concentrati sulle stelle nane rosse che sono più piccole e più deboli del nostro sole in quanto ci aspettiamo che questi segnali provenienti dai pianeti che orbitano attorno a tali stelle si dimostrino più facili da rilevare”.

 Grenfell e suoi colleghi hanno chiarito l’effetto della radiazione ultravioletta proveniente dalla stella sui gas che creano la marcatura biologica. Una debole radiazione ultravioletta porta a una riduzione della produzione di ozono, rendendo la sua rilevazione problematica perfino con gli strumenti di nuova generazione come il EELT (European Extremly Large Telescope). Troppi ultravioletti sono pure un problema perché causano un aumento di calore nella media atmosfera che distrugge la traccia biologica. Il rilevamento di ozono in questi modelli si basa su un valore UV intermedio.

 Siamo ai primordi nello studio dei marcatori biologici, ma vale la pena di menzionare che abbiamo già usato la missione EPOXI (l’estensione della missione Deep Impact) per studiare la Terra da una distanza di milioni di chilometri e la sonda Galileo che ha cercato le tracce biologiche del nostro pianeta quando passò vicino alla Terra nel 1990 per sfruttare la fionda gravitazionale e dirigersi verso Giove. (Pale Blue Dot, il libro di Carl Sagan del 1994, offre una splendida descrizione di come sia complicato ricavare tali informazioni, e di cosa ci possano rivelare). Studi come questi sono come “esercizi di riscaldamento” indispensabili in vista delle future ricerche intorno alle stelle lontane.

 Si potrebbe dire che in questi casi e nel lavoro di Grenfell il limite consiste nel modello di esopianeta, che si basa esplicitamente sulla Terra, ma noi cominciamo con la Terra perché ovviamente è il pianeta che conosciamo meglio e il più adatto a essere studiato esaustivamente con questi metodi. Imparare a cercare i marcatori biologici sul nostro pianeta ci aiuterà a sviluppare gli strumenti da applicare ad ambienti più esotici come quello di un sistema planetario intorno a un nana rossa di classe M. Dobbiamo anche distinguere tra segnali che hanno origine biologica e quelli creati da processi naturali.

 Sara Seager pensa che ci sia almeno una piccola possibilità che riusciremo a fare un tale rilevamento entro i prossimi dieci anni usando il JWST, ma anche se si tratta di una lettura ottimistica, gli strumenti in grado di realizzare il rilevamento di marcatori biologici entro alcuni decenni sono ormai quasi pronti. Se questo dovesse succedere, quello che molti di noi presumono – che la vita si formi senza difficoltà nell’universo – comincerà a sembrare più verosimile. La questione ben più vasta di una vita intelligente in grado di costruire una cultura tecnologica richiederà probabilmente molto più tempo, a meno che SETI non sia di colpo in grado di rispondere a entrambe le questioni, con l’improvvisa ricezione di un singolo segnale che mandi in frantumi ogni paradigma.

Traduzione di ROBERTO FLAIBANI

Editing di DONATELLA LEVI

Titoli Originali: “Astrobiology, Enter the Seager Equation” e ” Finding biomarkers on M-dwarf planets”,

ambedue scritti da Paul Gilster e pubblicati su Centauri Dreams in data 11 e 12/09/2013

12 novembre 2013 Posted by | Astrofisica, Planetologia, Radioastronomia, Scienze dello Spazio, SETI | , , , , , , | 1 commento

   

%d blogger hanno fatto clic su Mi Piace per questo: