Gli astronomi stanno lavorando per comprendere le biofirme e il modo in cui indicano la presenza di vita su un pianeta extrasolare. Ma ogni pianeta che incontriamo è un puzzle unico. Quando si parla di atmosfere planetarie, il carbonio è un grosso pezzo del puzzle perché ha un potente effetto sul clima e sulla biogeochimica.
Se gli scienziati riuscissero a capire come e da dove proviene il carbonio di un pianeta e come si comporta nell’atmosfera, avrebbero fatto progressi nella risoluzione del puzzle. Ma uno dei problemi con il carbonio nelle atmosfere degli esopianeti è che può inviare segnali contrastanti.
Vita: il ruolo del carbonio
Carbonio, in questo contesto, significa tutte le principali specie di carbonio, cose come anidride carbonica, monossido di carbonio e metano (CO2, CO e CH4). Un nuovo studio indaga la diversità di queste sostanze chimiche nelle atmosfere di esopianeti simili a stelle orbitanti attorno alla Terra simili al Sole.
Lo studio si intitola “Abbondanze relative di CO2, CO e CH4 nelle atmosfere di pianeti senza vita simili alla Terra”. È stato inviato all’Astrophysical Journal ed è disponibile sul sito di pre-stampa arxiv.org. Gli autori sono Yasuto Watanabe e Kazumi Ozaki. Watanabe è affiliato al Dipartimento di Scienze della Terra e Planetarie dell’Università di Tokyo, mentre Ozaki è affiliato al Dipartimento di Scienze della Terra e Planetarie del Tokyo Institute of Technology.
L’importanza della CO2
Lo studio si occupa in particolare della CO2. “Ci siamo concentrati sulle condizioni per la formazione di un’atmosfera ricca di CO2, che sarebbe favorevole all’origine della vita”, scrivono gli autori. Nell’attuale atmosfera terrestre, la CO non può accumularsi perché le reazioni chimiche la distruggono. Ma nel profondo passato, tre miliardi di anni fa, quando gli oceani pullulavano di vita semplice, la CO2 avrebbe potuto accumularsi nell’atmosfera terrestre. È perché c’era pochissimo ossigeno nell’atmosfera e il Sole era più fioco.
Quindi, quando cerchiamo firme biologiche, un’atmosfera con CO2 potrebbe indicare una vita semplice. Questo perché può essere un’importante fonte sia di carbonio che di ossigeno per la vita. Ma non è così semplice.
Questo studio mira a districare alcuni dettagli delle atmosfere degli esopianeti in modo da poter identificare quali miscele di molecole di carbonio, incluso il monossido di carbonio, potrebbero essere una firma biologica. “Di conseguenza, una comprensione dettagliata di quei fattori che governano le abbondanze relative di CO2, CO e CH4 nelle atmosfere planetarie ha implicazioni di vasta portata nella ricerca di pianeti abitabili oltre il nostro sistema solare”, afferma l’articolo.
L’atmosfera della Terra primordiale
Come spiega Universe Today, un concetto chiave in questa ricerca è chiamato fuga di CO2. In un’atmosfera come quella della Terra primordiale, che conteneva pochissimo ossigeno, la CO viene prodotta dalla fotodissociazione della radiazione UV. D’altro canto, viene distrutto dalle reazioni chimiche derivanti dalla fotodissociazione dell’acqua.
Quando le condizioni sono giuste, viene prodotta più CO di quella distrutta, e ciò può portare alla fuga di CO. Comprendere la fuga di CO2 è fondamentale per la comparsa della vita perché le sostanze chimiche prebiotiche necessarie alla vita, in particolare i peptidi, vengono create più facilmente in un’atmosfera ricca di CO che in un’atmosfera ricca di CO2. Le prove provenienti da Marte rafforzano questo punto.
Come può aiutarci la CO2
La coppia di ricercatori ha utilizzato modelli di chimica atmosferica per indagare i dettagli dietro la fuoriuscita di CO2 e come potrebbe aiutarci a discernere quali esopianeti potrebbero ospitare la vita. I pianeti sono complicati meccanismi di feedback tra oceani, terra e atmosfere. Anche le stelle svolgono un ruolo importante, in parte perché la loro luce UV guida la fotodissociazione. Ogni sistema è leggermente diverso e talvolta, o almeno una volta, danno vita. Se i ricercatori hanno ragione e la fuga di CO2 è una firma biologica, allora hanno ragione.
