Un nuovo studio valuta il contesto planetario in cui il rilevamento di metano nell’atmosfera di un esopianeta potrebbe essere considerato un interessante segno di vita.
Se la vita fosse abbondante nell’universo, il metano atmosferico potrebbe essere il primo segno di vita oltre la Terra rilevabile dagli astronomi. Sebbene i processi non biologici possano generare metano, un nuovo studio condotto da scienziati dell’UC Santa Cruz stabilisce una serie di circostanze in cui potrebbe essere addotto un caso convincente per l’attività biologica come fonte di metano nell’atmosfera di un pianeta roccioso.
Ciò è particolarmente degno di nota perché il metano è uno dei pochi potenziali segni di vita, o “firme biologiche“, che potrebbero essere facilmente rilevabili con il James Webb Space Telescope, che inizierà le osservazioni entro la fine dell’anno.
“L’ossigeno è spesso considerato una delle migliori firme biologiche, ma probabilmente sarà difficile da rilevare con JWST“, ha affermato Maggie Thompson, una studentessa laureata in astronomia e astrofisica presso l’UC Santa Cruz e autrice principale del nuovo studio.
Nonostante alcuni studi precedenti sulle biofirme del metano, mancava ancora una valutazione aggiornata e dedicata delle condizioni planetarie necessarie affinché il metano atmosferico possa rappresentare una buona biofirma. “Volevamo fornire una struttura per interpretare le osservazioni, quindi se vediamo un pianeta roccioso con metano, sappiamo quali altre osservazioni sono necessarie affinché una biofirma possa essere considerata persuasiva“, ha affermato Thompson.
Pubblicato il 28 marzo 2022 in Proceedings of the National Academy of Sciences, lo studio esamina una varietà di fonti non biologiche di metano e ne valuta il potenziale per mantenere un’atmosfera ricca di metano. Queste includono vulcani; reazioni in ambienti come dorsali oceaniche, prese d’aria idrotermali e zone di subduzione tettonica; e impatti di comete o asteroidi.
La tesi del metano come biofirma deriva dalla sua instabilità nell’atmosfera. Poiché le reazioni fotochimiche distruggono il metano atmosferico, deve essere costantemente reintegrato per mantenerne livelli elevati.
“Se rilevi molto metano su un pianeta roccioso, in genere hai bisogno di una fonte enorme e costante per spiegarlo“, ha affermato il coautore Joshua Krissansen-Totton, Sagan Fellow presso UCSC. “Sappiamo che l’attività biologica crea grandi quantità di metano sulla Terra, e probabilmente lo ha fatto anche sulla Terra primordiale perché produrre metano è una cosa abbastanza facile da fare metabolicamente“.
Le fonti non biologiche, tuttavia, non sarebbero in grado di produrre così tanto metano senza generare anche indizi osservabili sulle sue origini. Il degassamento dai vulcani, ad esempio, aggiungerebbe metano e monossido di carbonio all’atmosfera, mentre l’attività biologica tende a consumare prontamente il monossido di carbonio. I ricercatori hanno scoperto che i processi non biologici non possono produrre facilmente atmosfere planetarie abitabili ricche sia di metano che di anidride carbonica e con poco o nessun monossido di carbonio.
Lo studio sottolinea la necessità di considerare l’intero contesto planetario nella valutazione delle potenziali firme biologiche. I ricercatori hanno concluso che, per un pianeta roccioso in orbita attorno a una stella simile al Sole, è più probabile che il metano atmosferico sia considerato una forte indicazione di vita se l’atmosfera ha anche anidride carbonica, il metano è più abbondante del monossido di carbonio ed è estremamente ricco di acqua possono essere escluse composizioni planetarie.
“Una molecola non ti darà la risposta: devi prendere in considerazione l’intero contesto del pianeta“, ha detto Thompson. “Il metano è un pezzo del puzzle, ma per determinare se c’è vita su un pianeta devi considerare la sua geochimica, come interagisce con la sua stella e i molti processi che possono influenzare l’atmosfera di un pianeta su scale temporali geologiche“.
Lo studio considera una varietà di possibilità di “falsi positivi” e fornisce linee guida per la valutazione delle biofirme del metano.
“Ci sono due cose che potrebbero andare storte: potresti interpretare erroneamente qualcosa come una firma biologica e ottenere un falso positivo, oppure potresti trascurare qualcosa che è una vera firma biologica“, ha detto Krissansen-Totton. “Con questo documento, volevamo sviluppare un quadro per aiutare a evitare entrambi questi potenziali errori con il metano“.
Il ricercatore ha aggiunto che c’è ancora molto lavoro da fare per comprendere appieno eventuali futuri rilevamenti di metano. “Questo studio si concentra sui falsi positivi più evidenti per il metano come biofirma“, ha affermato. “Le atmosfere degli esopianeti rocciosi probabilmente ci sorprenderanno e dovremo essere cauti nelle nostre interpretazioni. Il lavoro futuro dovrebbe cercare di anticipare e quantificare meccanismi più insoliti per la produzione di metano non biologico“.
Riferimento: “The case and context for atmospheric methane as an exoplanet biosignature” 28 marzo 2022, Atti dell’Accademia nazionale delle scienze .
DOI: 10.1073/pnas.2117933119
