Testato uno strumento per rilevare le biofirme della vita

Alza le mani davanti al viso. Per la maggior parte delle persone, saranno copie speculari l’una dell’altra: puoi tenerle palmo a palmo e si abbineranno, ma non puoi sovrapporle.

Anche le molecole mostrano questa caratteristica e si chiama chiralità. Sono strutturate in due forme specchiate e non sovrapponibili. Ed è un affascinante capriccio della vita che quasi tutte le biomolecole funzionino solo in una delle due forme possibili.

Gli amminoacidi naturali – i mattoni delle proteine ​​- sono quasi sempre mancini o levogiri. Gli zuccheri naturali come quelli che compongono l’RNA e il DNA, invece, sono quasi sempre destrorsi, ovvero destrali. Se sostituisci una di queste molecole con l’altra forma, l’intero sistema non funziona più.

Questa stranezza si chiama omochiralità. Non siamo sicuri del perché accada, ma si pensa che sia una proprietà chiave della vita. E ora gli scienziati hanno rilevato l’omochiralità molecolare da un elicottero che vola a una velocità di 70 chilometri all’ora a un’altitudine di 2 chilometri.

Perché dovrebbero fare una cosa del genere, chiedi? Per vedere se possiamo rilevare l’omochiralità molecolare su altri pianeti, nella nostra ricerca di vita extraterrestre. Anche qui sulla Terra sarebbe utile poter misurare questo segnale dall’alto, poiché può rivelare informazioni sulla salute delle piante.

“Quando la luce viene riflessa dalla materia biologica, una parte delle onde elettromagnetiche della luce viaggerà in spirali in senso orario o antiorario“, ha spiegato il fisico Lucas Patty dell’Università di Berna in Svizzera.

“Questo fenomeno è chiamato polarizzazione circolare ed è causato dall’omochiralità della materia biologica. Simili spirali di luce non sono prodotte dalla materia abiotica non vivente“.

Come ci si potrebbe aspettare, tuttavia, questo segnale è estremamente debole. La polarizzazione circolare della vegetazione costituisce meno dell’1% della luce riflessa.

Un tipo di strumento in grado di rilevare il segnale della luce polarizzata è chiamato spettropolarimetro, che utilizza sensori speciali per separare la frazione polarizzata. Per diversi anni, Patty e il suo team hanno lavorato su uno spettropolarimetro altamente sensibile per rilevare la polarizzazione circolare della vegetazione.

Chiamato TreePol, questo strumento potrebbe rilevare positivamente la polarizzazione circolare da diversi chilometri di distanza.

Ora hanno adattato TreePol per il volo, con spettrografi aggiornati e un controllo della temperatura aggiunto per l’ottica. Questo nuovo design si chiama FlyPol.

Quando Patty e il suo team hanno preso il volo sopra Val-de-Travers e Le Locle in Svizzera con FlyPol, il miglioramento offerto da questi aggiornamenti è stato subito evidente.

“Il progresso significativo è che queste misurazioni sono state eseguite da una piattaforma che si muoveva e vibrava, ciononostante abbiamo ancora rilevato queste biofirme in una manciata di secondi“, ha affermato l’astronomo Jonas Kühn dell’Università di Berna, membro del progetto MERMOZ (Monitoring planEtary superfici con caratterizzazione polarimetrica moderna).

Non solo, FlyPol può isolare il segnale di polarizzazione circolare e differenziarlo dalle superfici abiotiche, come le strade asfaltate. Il team potrebbe usarlo per distinguere tra vari tipi di vegetazione, come erba, foreste e persino alghe nei laghi, il tutto da un elicottero in rapido movimento.

Questo potrebbe aprire un modo completamente nuovo per monitorare la salute di vari ecosistemi vegetativi e forse anche delle barriere coralline, hanno detto i ricercatori. Ma non hanno ancora finito di perfezionarlo. Vogliono portarlo a una velocità di circa 27.580 km/he un’altitudine di 400 chilometri – l’orbita terrestre bassa.

“Il prossimo passo che speriamo di fare è eseguire rilevamenti simili dalla Stazione Spaziale Internazionale (ISS), guardando la Terra“, ha affermato l’astrofisico Brice-Olivier Demory dell’Università di Berna.

A quell’altitudine, la risoluzione non sarebbe così buona – forse da 6 a 7 chilometri – ma sarà in grado di aiutare i ricercatori a perfezionare il loro spettropolarimetro e vedere come funziona su scale più estreme.

“Questo ci consentirà di valutare la rilevabilità delle biofirme su scala planetaria. Questo passaggio sarà decisivo per consentire la ricerca della vita dentro e fuori il nostro Sistema Solare usando la polarizzazione“, ha concluso Demory .

La ricerca sarà pubblicata su Astronomy & Astrophysics.