Caccia Alla Vita Aliena

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Caccia Alla Vita Aliena
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Anonim
A caccia di vita aliena - vita extraterrestre, vita aliena
A caccia di vita aliena - vita extraterrestre, vita aliena

Chi vive oggi sulla Terra, forse, è destinato a trovare la risposta a una delle più antiche domande di interesse per l'umanità: siamo soli nell'Universo?

Non appena un robot fuoristrada si aggrappa al lato sottomarino di un lastrone di ghiaccio in uno dei laghi dell'Alaska riceve un segnale dal Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, in California, un riflettore lampeggia su di esso. "Ha funzionato!" - esclama l'ingegnere John Leicty, rannicchiato in una tenda sul ghiaccio. Probabilmente, questo evento non può essere definito un grande passo avanti nella tecnologia, ma come primo passo sul percorso di esplorazione di un satellite distante di un altro pianeta, lo farà.

Più di settemila chilometri a sud del Messico, la geomicrobiologa Penelope Boston vaga nell'acqua fino alle ginocchia attraverso l'oscurità impenetrabile di una grotta. Come altri scienziati del suo gruppo, Boston ha tirato su un potente respiratore e ha trascinato una bomboletta d'aria per non essere avvelenata da idrogeno solforato e monossido di carbonio, che si infiltrano nelle grotte, e il flusso sotterraneo che lava i suoi stivali trasporta acido solforico. Improvvisamente, un raggio di una torcia di Boston illumina una goccia allungata di liquido denso traslucido che trasuda dalla parete calcarea porosa della grotta. "Beh, non è adorabile?" Esclama.

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Forse, in un lago artico ghiacciato e in una grotta tropicale piena di fumi tossici, sarà possibile trovare indizi che aiuteranno a rispondere a una delle domande più intrattabili e antiche sulla Terra: c'è vita su Marte? (Beh, o almeno da qualche parte al di fuori del nostro pianeta?) La vita di altri mondi, sia nel nostro sistema solare che vicino ad altre stelle, potrebbe nascondersi sotto il ghiaccio che copre interi oceani, come su Europa, la luna di Giove, o in stretto grotte sigillate e piene di gas, di cui probabilmente ce ne sono molte su Marte. Se impari a identificare e identificare le forme di vita che prosperano in condizioni simili sulla Terra, sarà più facile trovare qualcosa di simile al di fuori di essa.

È difficile dire a che punto la ricerca della vita tra le stelle sia passata dalla fantascienza alla scienza, ma uno degli eventi chiave è stato l'incontro degli scienziati nel novembre 1961. È stato organizzato da Frank Drake, un giovane radioastronomo, affascinato dall'idea di trovare onde radio di origine aliena.

"All'epoca", ricorda Drake, che ora ha 84 anni, "la ricerca dell'intelligenza extraterrestre [in inglese Search for Extraterrestrial Intelligence - SETI] era una specie di tabù". Tuttavia, con il supporto del direttore del suo laboratorio, Frank ha riunito diversi astronomi, chimici, biologi e ingegneri per discutere le questioni che l'astrobiologia - la scienza della vita extraterrestre - sta affrontando oggi.

Drake voleva che i suoi colleghi gli dicessero quanto sarebbe stato saggio dedicare un tempo significativo al radiotelescopio per ascoltare le trasmissioni radio degli alieni e quale metodo di ricerca della vita extraterrestre potrebbe essere il più promettente. Era anche interessato a quante civiltà può avere la nostra galassia, la Via Lattea, e prima dell'arrivo degli ospiti, Frank ha scritto un'equazione sulla lavagna.

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Questa ormai famosa equazione di Drake determina il numero di civiltà che possiamo rilevare, in base al tasso di formazione delle stelle nella Via Lattea, moltiplicato per la frazione di stelle con pianeti, quindi per il numero medio di pianeti con condizioni adatte alla vita in un sistema stellare (i pianeti devono avere le dimensioni circa la dimensione della Terra ed essere nella zona abitabile della sua stella), quindi - alla quota dei pianeti in cui potrebbe sorgere la vita e alla quota di quelli in cui l'intelligenza potrebbe appaiono, e, infine, alla parte di coloro in cui le forme di vita intelligenti sono in grado di raggiungere un livello di sviluppo tale da inviare segnali radio riconoscibili e per il tempo medio durante il quale tali civiltà continuano a inviarli o addirittura esistono.

Se tali società sono inclini a distruggersi in una guerra nucleare solo pochi decenni dopo l'invenzione della radio, allora il loro numero sarà probabilmente molto piccolo in un dato momento.

L'equazione è ottima, tranne per un'incongruenza. Nessuno aveva nemmeno una vaga idea di cosa fossero uguali tutte queste frazioni e numeri, fatta eccezione per la primissima variabile, la velocità di formazione delle stelle simili al sole. Tutto il resto era pura congettura. Naturalmente, se gli scienziati alla ricerca della vita nello spazio fossero in grado di rilevare un segnale radio extraterrestre, tutte queste ipotesi diventerebbero irrilevanti. Ma, in assenza di ciò, gli specialisti in tutte le variabili dell'equazione di Drake hanno dovuto trovare i loro valori esatti - per scoprire quanto spesso le stelle di tipo solare hanno pianeti. Bene, o svela il segreto dell'origine della vita sulla Terra…

Passò un terzo di secolo prima che anche valori approssimativi potessero essere sostituiti nell'equazione. Nel 1995, Michel Mayor e Didier Kelo dell'Università di Ginevra hanno scoperto il primo pianeta in un altro sistema stellare di classe solare. Questo pianeta - 51 Pegasi b, distante da noi 50 anni luce, è un'enorme palla gassosa grande circa la metà di Giove; la sua orbita è così vicina alla stella che l'anno dura solo quattro giorni e la temperatura sulla superficie supera i mille gradi Celsius.

Nessuno pensava nemmeno che la vita potesse sorgere in condizioni così infernali. Ma la scoperta anche di un solo pianeta extrasolare era già un enorme successo. All'inizio dell'anno successivo, una squadra guidata da Jeffrey Marcy, poi all'Università di San Francisco e ora a Berkeley, trovò un secondo esopianeta, e poi un terzo, e la diga scoppiò. Oggi gli astronomi conoscono quasi duemila dei più diversi esopianeti - sia più grandi di Giove che più piccoli della Terra; altre migliaia (la maggior parte sono state scoperte con il telescopio spaziale Kepler ultrasensibile) aspettano la conferma della scoperta.

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Nessuno dei pianeti lontani è una copia esatta della Terra, ma gli scienziati non hanno dubbi che questo verrà scoperto nel prossimo futuro. Sulla base dei dati di diversi pianeti più grandi, gli astronomi stimano che più di un quinto delle stelle di tipo solare abbia pianeti abitabili simili alla Terra. C'è una probabilità statistica che il più vicino di loro sia a 12 anni luce di distanza - per gli standard cosmici, in una strada vicina.

Questo è incoraggiante. Tuttavia, negli ultimi anni, i cacciatori del mondo abitato si sono resi conto che non è affatto necessario limitare la ricerca a stelle simili al sole. “Quando ero a scuola”, ricorda David Charbonneau, astronomo ad Harvard, “ci dicevano che la Terra ruota attorno alla stella più ordinaria e media. Ma non è questo il caso . In effetti, dal 70 all'80 percento delle stelle nella Via Lattea sono corpi piccoli, relativamente freddi, deboli e rossastri: nane rosse e brune.

Se un pianeta terrestre ruotasse attorno a un tale nano alla distanza corretta (più vicino alla stella rispetto alla Terra, in modo da non congelarsi), su di esso potrebbero svilupparsi le condizioni per l'emergere e lo sviluppo della vita. Inoltre, il pianeta non ha bisogno di avere le dimensioni della Terra per essere abitabile. "Se sei interessato alla mia opinione", dice Dimitar Sasselov, un altro astronomo di Harvard, "qualsiasi massa compresa tra una e cinque Terre è l'ideale". Sembra che la varietà dei sistemi stellari abitabili sia molto più ricca di quanto Frank Drake e i suoi partecipanti alla conferenza avrebbero potuto immaginare nel 1961.

E non è tutto: si scopre che anche la differenza di temperatura e la varietà degli ambienti chimici in cui possono prosperare gli organismi estremofili (letteralmente, “amanti delle condizioni estreme”) sono più ampie di quanto si potesse immaginare mezzo secolo fa. Negli anni '70, gli oceanografi, tra cui Robert Ballard, sponsorizzato dalla National Geographic Society, scoprirono sorgenti super-calde sul fondo dell'oceano: i fumatori neri, vicino ai quali ci sono ricche comunità batteriche.

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I microbi che si nutrono di idrogeno solforato e altri composti chimici, a loro volta, servono da cibo per organismi più complessi. Inoltre, gli scienziati hanno scoperto forme di vita che prosperano nei geyser terrestri, nei laghi ghiacciati nascosti sotto uno strato di ghiaccio antartico spesso centinaia di metri, in condizioni di elevata acidità, alcalinità o radioattività, nei cristalli di sale e persino nelle microfratture rocciose profonde le viscere della terra…. "Sul nostro pianeta, questi sono abitanti di nicchie ristrette", afferma Lisa Kaltenegger, che lavora part-time ad Harvard e al Max Planck Astronomical Institute di Heidelberg, in Germania. "Tuttavia, è facile immaginare che su altri pianeti siano loro a prevalere".

L'unico fattore senza il quale, secondo i biologi, la vita come la conosciamo non può esistere, è l'acqua liquida, un potente solvente in grado di fornire sostanze nutritive a tutte le parti del corpo. Per quanto riguarda il nostro sistema solare, dopo la spedizione della stazione interplanetaria Mariner 9 su Marte nel 1971, sappiamo che un tempo corsi d'acqua scorrevano lungo la superficie del Pianeta Rosso. Forse lì esisteva anche la vita, almeno i microrganismi - ed è possibile che alcuni di loro potessero sopravvivere in un mezzo liquido sotto la superficie del pianeta.

Sulla superficie di ghiaccio relativamente giovane di Europa, la luna di Giove, sono visibili delle crepe, che indicano che l'oceano si sta increspando sotto il ghiaccio. A una distanza di circa 800 milioni di chilometri dal Sole, l'acqua dovrebbe congelare, ma in Europa, sotto l'influenza di Giove e di molti altri suoi satelliti, si verificano costantemente fenomeni di marea, a causa dei quali viene rilasciato calore, e l'acqua sotto il lo strato di ghiaccio rimane liquido. In teoria, la vita può esistere anche lì.

Nel 2005, la sonda spaziale Cassini della NASA ha scoperto geyser d'acqua sulla superficie di Encelado, un'altra luna di Giove; le ricerche effettuate da Cassini nell'aprile di quest'anno hanno confermato la presenza di fonti d'acqua sotterranee su questa luna. Tuttavia, gli scienziati non sanno ancora quanta acqua sia nascosta dalla calotta glaciale di Encelado, né per quanto tempo l'acqua rimanga allo stato liquido per fungere da culla della vita. Titano, la più grande luna di Saturno, ha fiumi e laghi e piove. Ma questa non è acqua, ma idrocarburi liquidi come metano ed etano. Forse c'è vita lì, ma è molto difficile immaginare cosa sia.

Marte è molto più simile alla Terra e molto più vicino ad essa di tutti questi lontani satelliti. E da ogni nuovo veicolo di discesa ci aspettiamo notizie della scoperta della vita lì. E ora il rover Curiosity della NASA sta esplorando il cratere Gale, dove miliardi di anni fa si trovava un enorme lago, condizioni in cui, a giudicare dalla composizione chimica dei sedimenti, erano favorevoli all'esistenza dei microbi.

Naturalmente, una grotta in Messico non è Marte e un lago nel nord dell'Alaska non è l'Europa. Ma è stata la ricerca della vita extraterrestre che ha portato l'astrobiologo della NASA Kevin Hand e i membri della sua squadra, tra cui John Lakety, al lago Sukok in Alaska. Ed è per questo che Penelope Boston e i suoi colleghi si arrampicano ripetutamente nella velenosa Cueva de Villa Luz nei pressi della città messicana di Tapihulapa.

L'astrobiologo Kevin Hand si prepara a lanciare un robot sotto il ghiaccio del lago Sukok in Alaska.

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In entrambi i casi, gli scienziati stanno testando nuove tecnologie per la ricerca della vita in condizioni almeno in parte simili a quelle in cui potrebbero trovarsi le sonde spaziali. In particolare, cercano "tracce di vita" - segni geologici o chimici che indicano la sua presenza, ora o nel passato.

Prendi una grotta messicana, per esempio. Gli orbiter hanno ottenuto informazioni sulla presenza di cavità su Marte. E se i microrganismi fossero sopravvissuti lì dopo che il pianeta ha perso la sua atmosfera e l'acqua sulla superficie circa tre miliardi di anni fa? Gli abitanti delle grotte marziane avrebbero dovuto trovare una fonte di energia diversa dalla luce del sole, proprio come la goccia di melma che deliziava Boston. Gli scienziati si riferiscono a queste strisce poco attraenti come snotiti per analogia con le stalattiti. [In russo, questo termine potrebbe suonare come "arrogante". - Circa. traduttore.] Ce ne sono migliaia nella grotta, lunghi da un centimetro a mezzo metro, e sembrano poco attraenti. In realtà, questo è un biofilm, una comunità di microbi che formano una bolla viscosa e viscosa.

"I microrganismi che creano snotiti sono chemiotrofi", spiega Boston. "Ossidano l'idrogeno solforato, l'unica fonte di energia a loro disposizione, e rilasciano questo muco". Le snotiti sono solo una delle comunità locali di microrganismi. Boston, un membro del New Mexico Institute of Mining and Technology e del National Caves and Karst Research Institute, afferma: “Ci sono circa una dozzina di queste comunità nella grotta. Ognuno ha un aspetto molto caratteristico. Ognuno è integrato in un diverso sistema nutrizionale". Una di queste comunità è particolarmente interessante: non forma gocce o bolle, ma ricopre le pareti della grotta con motivi di macchie e linee, simili a geroglifici.

Gli astrobiologi hanno chiamato questi modelli biovermi, dalla parola "vermicole" - un ornamento fatto di riccioli. Si scopre che tali schemi "disegnano" non solo i microrganismi che vivono nelle volte delle caverne. "Tracce come queste appaiono in un'ampia varietà di luoghi in cui l'alimentazione è scarsa", afferma Keith Schubert, ingegnere e specialista di sistemi di imaging presso la Baylor University, che si è recato a Cueva de Villa Luz per installare telecamere per il monitoraggio a lungo termine nella grotta. … - Le radici dell'erba e degli alberi creano anche biovermi nelle regioni aride; lo stesso accade durante la formazione di suoli desertici sotto l'influenza di comunità batteriche, oltre che di licheni».

Oggi, le tracce di vita che gli astrobiologi cercano sono principalmente gas, come l'ossigeno, che gli organismi viventi sulla Terra emettono. Tuttavia, le comunità di ossigeno possono essere solo una delle tante forme di vita. "Per me", dice Penelope Boston, "i biovermi sono interessanti perché, nonostante la loro diversa scala e natura di manifestazione, questi modelli sono molto simili ovunque".

Boston e Schubert credono che la comparsa di biovermi, condizionata da semplici regole di sviluppo e lotta per le risorse, possa servire come indicatore della vita caratteristica dell'intero Universo. Inoltre, i biovermi persistono anche dopo la morte delle stesse comunità microbiche. "Se il rover trova qualcosa di simile nelle volte di una grotta marziana", afferma Schubert, "è immediatamente chiaro su cosa concentrarsi".

Scienziati e ingegneri tremanti lavorano sul lago Sukok per uno scopo simile. Una delle aree censite del lago si trova accanto a un accampamento di tre piccole tende, che hanno soprannominato "NASAville", un'altra - con una sola tenda - si trova a circa un chilometro di distanza. Poiché le bolle di metano rilasciate sul fondo del lago disturbano l'acqua, su di essa si formano delle polinie e per andare da un campo all'altro in motoslitta, devi fare una strada rotonda, altrimenti non cadrai nel ghiaccio per molto tempo.

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È stato grazie al metano che nel 2009 gli scienziati hanno attirato per la prima volta l'attenzione su Sukok e su altri laghi vicini in Alaska. Questo gas viene rilasciato da batteri che formano metano, materia organica in decomposizione, e funge quindi da uno dei segni di vita che gli astrobiologi possono rilevare. Tuttavia, il metano viene rilasciato, ad esempio, durante le eruzioni vulcaniche, formatesi naturalmente nell'atmosfera di pianeti giganti come Giove, nonché nell'atmosfera della luna di Saturno, Titano. Pertanto, è importante che gli scienziati distinguano tra metano di origine biologica e metano proveniente da fonti non biologiche. Se l'oggetto della ricerca è l'Europa coperta di ghiaccio, come quella di Kevin Hand, il lago Sukok è tutt'altro che il peggior posto dove prepararsi.

Hand, titolare del National Geographic Grant for Young Explorers, per una ragione preferisce l'Europa a Marte. "Diciamo", dice, "andiamo su Marte e troviamo organismi viventi sotto la sua superficie, e hanno il DNA, come sulla Terra. Questo potrebbe significare che il DNA è una molecola universale della vita, e questo è molto probabile. Ma potrebbe anche significare che la vita sulla Terra e su Marte ha un'origine comune».

È noto per certo che frammenti di roccia espulsi dalla superficie di Marte da impatti di asteroidi hanno raggiunto la Terra e sono caduti sotto forma di meteoriti. Probabilmente, e frammenti di rocce terrestri hanno raggiunto Marte. Se ci fossero microrganismi viventi all'interno di questi vagabondi spaziali che potessero sopravvivere al viaggio, darebbero vita alla vita sul pianeta in cui sono "sbarcati". "Se si scopre che la vita su Marte si basa sul DNA", afferma Hand, "sarà difficile per noi determinare se è sorta indipendentemente dalla Terra". Qui l'Europa è molto più lontana da noi. Se la vita viene trovata lì, indicherà la sua origine indipendente, anche con il DNA.

L'Europa ha indubbiamente le condizioni per la vita: c'è acqua in abbondanza e in fondo all'oceano possono esserci sorgenti termali che possono fornire micronutrienti. Le comete a volte cadono sull'Europa, che contengono materia organica, che contribuisce anche allo sviluppo della vita. Pertanto, l'idea di una spedizione su questa luna di Giove sembra molto allettante.

Sotto la calotta glaciale incrinata di Europa, che vediamo in questa immagine della sonda Galileo, si trova un oceano dove si possono trovare tutte le condizioni necessarie per la vita.

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Sfortunatamente, il lancio del veicolo spaziale, che, secondo il Consiglio nazionale delle ricerche degli Stati Uniti, sarebbe costato 4,7 miliardi di dollari, è stato considerato, sebbene scientificamente giustificato, ma troppo costoso. Un team del Jet Propulsion Laboratory, guidato da Robert Pappalardo, è tornato ai progetti e ha sviluppato un nuovo progetto: l'Europa Clipper orbiterebbe attorno a Giove anziché all'Europa, che utilizzerebbe meno carburante e risparmierebbe denaro; allo stesso tempo, si avvicinerà all'Europa 45 volte in modo che gli scienziati possano vederne la superficie e determinare la composizione chimica dell'atmosfera e, indirettamente, dell'oceano.

Il nuovo progetto costerà meno di 2 miliardi di dollari, ha detto Pappalardo. "Se questa idea verrà approvata", afferma, "potremmo lanciarla all'inizio o alla metà del 2020". Il veicolo di lancio Atlas V contribuirà a raggiungere l'Europa in sei anni e, se è coinvolto il nuovo sistema di lancio, che la NASA sta attualmente sviluppando, in soli 2,7 anni.

Al Jet Propulsion Laboratory della NASA, gli scienziati stanno esaminando una sonda simile a quella che presto sarà in grado di penetrare sotto il ghiaccio della luna di Giove Europa.

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Probabilmente Clipper non riuscirà a trovare la vita su Europa, ma raccoglierà dati per giustificare la prossima spedizione, già veicolo di discesa, che preleverà campioni di ghiaccio e ne studierà la composizione chimica, come hanno fatto i rover. Inoltre, il Clipper identificherà i migliori siti di atterraggio. Il prossimo passo dopo il lander - inviare una sonda su Europa per studiare l'oceano - può essere molto più difficile: tutto dipenderà dallo spessore della coltre di ghiaccio. Gli scienziati offrono anche un ripiego: esplorare il lago, che potrebbe trovarsi vicino alla superficie del ghiaccio. "Quando il nostro sommergibile sarà finalmente nato", dice Hand, "sarà Homo sapiens rispetto all'Australopithecus che stiamo testando in Alaska".

Il dispositivo, che sarà testato sul lago Sukok, striscia lungo la parte inferiore di un lastrone di ghiaccio di 30 centimetri, rannicchiandosi contro di esso, e i suoi sensori misurano i livelli di temperatura, salinità e acidità e altri parametri dell'acqua. Tuttavia, non sta cercando direttamente organismi viventi: questo è il compito degli scienziati che lavorano dall'altra parte del lago. Uno di questi è John Priscu dell'Università del Montana, che l'anno scorso ha scoperto batteri viventi nel lago Willians, situato a 800 metri sotto la calotta glaciale dell'Antartide occidentale. Insieme alla geobiologa Alison Murray dell'Institute for Desert Research di Reno, in Nevada, Priscu sta cercando di capire come devono essere le condizioni dell'acqua fredda per sostenere la vita e chi vive lì.

Per quanto utile sia lo studio degli estremofili per comprendere la natura della vita al di fuori del nostro pianeta, fornisce solo indizi terreni per svelare i misteri extraterrestri. Tuttavia, presto avremo altri modi per trovare le variabili mancanti delle equazioni di Drake: la NASA ha pianificato l'inizio delle operazioni del telescopio - TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite, ovvero un satellite per studiare gli esopianeti di passaggio, cioè quelli che passano sullo sfondo del disco della loro stella) nel 2017. TESS non solo cercherà i pianeti vicino alle stelle più vicine a noi, ma identificherà anche tracce di gas nella loro atmosfera, indicando la presenza di vita. Sebbene il vecchio Hubble abbia permesso la scoperta di nuvole sulla super-terra - GJ 1214b.

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Tuttavia, il fascino della ricerca di tracce di vita ed estremofili implica che su tutti i pianeti le molecole degli esseri viventi contengono carbonio e l'acqua funge da solvente. Questo è perfettamente accettabile, dal momento che il carbonio e l'acqua sono diffusi in tutta la nostra galassia. Inoltre, semplicemente non sappiamo con quali segni cercare la vita senza carbonio. "Se procediamo da tali premesse nella nostra ricerca, potremmo non trovare nulla", afferma Dimitar Sasselov. "Devi immaginare almeno alcune delle possibili alternative e capire a cos'altro devi prestare attenzione quando studi l'atmosfera aliena." Immagina, ad esempio, invece del ciclo del carbonio prevalente sulla Terra, il ciclo dello zolfo …

Tra questi progetti semi-fantastici, l'idea con cui l'astrobiologia iniziò mezzo secolo fa è completamente persa. Frank Drake, anche se ufficialmente in pensione, continua a cercare segnali extraterrestri - una ricerca che, se avrà successo, metterà in ombra tutto il resto. Nonostante il fatto che i finanziamenti per SETI si siano quasi fermati, Drake è entusiasta di un nuovo progetto: cercare lampi di luce emessi da civiltà extraterrestri invece di segnali radio. "Dobbiamo provare tutte le opzioni", dice, "perché non sappiamo davvero cosa e come stiano effettivamente facendo gli alieni".

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