Un team internazionale ha dimostrato come gli astrobiologi potrebbero cercare la vita extraterrestre su TRAPPIST-1e basandosi su quello che esisteva sulla Terra miliardi di anni fa. Il team è composto da astronomi e astrobiologi del Global Systems Institute e dei dipartimenti di fisica e astronomia, matematica e statistica e scienze naturali dell’Università di Exeter. A loro si sono uniti ricercatori della School of Earth and Ocean Sciences dell’Università di Victoria e del Museo di storia naturale di Londra.
La ricerca di vita extraterrestre su TRAPPIST-1e
Il sistema TRAPPIST-1 è stato al centro dell’attenzione da quando gli astronomi hanno confermato la presenza di tre esopianeti nel 2016, che sono cresciuti fino a sette nel 2017. Essendo uno dei tanti sistemi con una stella madre di piccola massa e più fredda di tipo M (nana rossa), ci sono domande irrisolte sulla possibilità che qualcuno dei suoi pianeti possa essere abitabile da forme di vita extraterrestre.
Gran parte riguarda la natura variabile e instabile delle nane rosse, che sono soggette ad attività di brillamento e potrebbero non produrre abbastanza fotoni necessari per alimentare la fotosintesi.
Con così tanti pianeti rocciosi trovati in orbita attorno alle nane rosse, incluso l’esopianeta più vicino al nostro Sistema Solare (Proxima b), molti astronomi hanno ritenuto che questi sistemi sarebbero il luogo ideale per cercare vita extraterrestre.
Allo stesso tempo, hanno anche sottolineato che questi pianeti dovrebbero avere atmosfere spesse, campi magnetici intrinseci e sufficienti meccanismi di trasferimento del calore. Determinare se gli esopianeti hanno questi prerequisiti per la vita è qualcosa che il JWST e altri telescopi di prossima generazione, come l’ ELT ( Extremely Large Telescope ) proposto dall’ESO, dovrebbero consentire.
Anche con questi e altri strumenti di prossima generazione, c’è ancora la questione di quali biotracce dovremmo cercare. Come notato, il nostro pianeta, la sua atmosfera e tutta la vita come la conosciamo si sono evoluti considerevolmente negli ultimi quattro miliardi di anni.
Durante l’Eone Archeano (da circa 4 a 2,5 miliardi di anni fa), l’atmosfera terrestre era composta prevalentemente da anidride carbonica, metano e gas vulcanici, ed esistevano poco più che microrganismi . Solo negli ultimi 1,62 miliardi di anni è apparsa la prima vita multicellulare che si è evoluta fino alla complessità attuale.
Inoltre, il numero di passaggi evolutivi, e la loro potenziale difficoltà, necessari per raggiungere livelli di complessità più elevati significa che molti pianeti potrebbero non sviluppare mai una vita complessa. Questo è coerente con l’ ipotesi del Grande Filtro, la quale afferma che mentre la vita può essere comune nell’Universo, la vita extraterrestre avanzata potrebbe non esserlo.
Di conseguenza, semplici biosfere microbiche simili a quelle esistenti durante l’Archeano potrebbero essere le più comuni. La chiave, quindi, è condurre ricerche che isolino le biofirme coerenti con la vita primitiva e le condizioni comuni alla Terra miliardi di anni fa.
Come ha spiegato il Dottor Jake Eager-Nash, ricercatore post-dottorato presso l’Università di Victoria e autore principale dello studio: “Penso che la storia della Terra fornisca molti esempi di come potrebbero apparire gli esopianeti abitati, ed è importante comprendere le biofirme nel contesto della storia della Terra poiché non abbiamo altri esempi di come sarebbe la vita su altri pianeti.
Durante l’Archeano, quando si ritiene sia emersa la vita, c’è stato un periodo fino a circa un miliardo di anni prima che la fotosintesi produttrice di ossigeno si evolvesse e diventasse il produttore primario dominante, le concentrazioni di ossigeno erano davvero basse.
Quindi, se i pianeti abitati seguissero una traiettoria simile verso la Terra, potrebbero trascorrere molto tempo in un periodo come questo senza biofirme di ossigeno e ozono, quindi è importante capire come appaiono le biofirme di tipo Archeano”.
Lo studio
Per il loro studio, il team ha creato un modello che ha considerato le condizioni simili a quelle dell’Archeano e il modo in cui la presenza delle prime forme di vita avrebbe consumato alcuni elementi aggiungendone altri. Questo ha prodotto un modello in cui semplici batteri che vivono negli oceani consumano molecole come idrogeno (H) o monossido di carbonio (CO), creando carboidrati come fonte di energia e metano (CH 4 ) come rifiuti.
Gli studiosi hanno successivamente considerato il modo in cui i gas verrebbero scambiati tra l’oceano e l’atmosfera, portando a concentrazioni più basse di H e CO e maggiori concentrazioni di CH 4.
Eager-Nash ha spiegato: “Si ritiene che le tracce biologiche di tipo archeano richiedano la presenza di metano, anidride carbonica e vapore acqueo, nonché l’assenza di monossido di carbonio. Questo perché il vapore acqueo dà un’indicazione che c’è acqua, mentre un’atmosfera contenente sia metano che monossido di carbonio indica che l’atmosfera è in disequilibrio.
Il che significa che entrambe queste specie non dovrebbero coesistere nell’atmosfera poiché la chimica atmosferica convertirebbe tutte le specie dell’uno nell’altro, a meno che non ci sia qualcosa, come la vita, che mantenga questo squilibrio. L’assenza di monossido di carbonio è importante poiché si pensa che la vita evolverebbe rapidamente un modo per consumare questa fonte di energia“.
Quando la concentrazione di gas nell’atmosfera è maggiore, il gas si dissolve nell’oceano, reintegrando l’idrogeno e il monossido di carbonio consumati dalle forme di vita semplici. Man mano che i livelli di metano prodotto biologicamente aumentano nell’oceano, verrà rilasciato nell’atmosfera, dove si verificano ulteriori sostanze chimiche e diversi gas verranno trasportati in tutto il pianeta. Da questo, il team ha ottenuto una composizione complessiva dell’atmosfera per prevedere quali biofirme potrebbero essere rilevate.
“Quello che scopriamo è che è probabile che il monossido di carbonio sia presente nell’atmosfera di un pianeta simile all’Archeano in orbita attorno a un M-Dwarf“, ha aggiunto Eager-Nash: “Questo perché la stella ospite guida la chimica che porta a concentrazioni più elevate di monossido di carbonio rispetto a un pianeta in orbita attorno al Sole, anche quando questo composto consuma la vita”.
Conclusioni
Per anni, gli scienziati hanno considerato come estendere una zona abitabile circumsolare (CHZ) per includere condizioni simili a quelle terrestri di periodi geologici precedenti. Allo stesso modo, gli astrobiologi hanno lavorato per gettare una rete più ampia sui tipi di biofirme associate a forme di vita più antiche (come gli organismi fotosintetici della retina).
In questo ultimo studio, Eager-Nash e i suoi colleghi hanno stabilito una serie di biotracce (acqua, monossido di carbonio e metano) che potrebbero portare alla scoperta della vita extraterrestre su pianeti rocciosi dell’era Archeana in orbita attorno a soli simili al Sole e nane rosse.
Lo studio che descrive i loro risultati: “ Biosignatures from pre-oxygen photosynthesizing life on TRAPPIST-1e ”, sarà pubblicato negli Avvisi mensili della Royal Astronomical Society (MNRAS).
