È un momento di attività vertiginosa per gli scienziati impegnati nella ricerca di vita su pianeti lontani. Fino ad oggi, gli astronomi hanno catalogato oltre 6mila pianeti al di fuori del nostro Sistema Solare e stanno esaminando le atmosfere dei mondi più promettenti alla ricerca di sostanze chimiche che potrebbero rappresentare scarti biologici. Gli astrobiologi sono particolarmente interessati alle atmosfere simili a quella terrestre, in grado di trattenere calore sufficiente per supportare l’acqua liquida sulla superficie del pianeta, che gli scienziati considerano il fattore chiave per determinare se un pianeta può ospitare la vita per come la conosciamo. Tuttavia, gli scienziati vogliono anche distinguere tra mondi abitabili e mondi effettivamente abitati. Per fare ciò, hanno bisogno di sapere quali tipi di condizioni atmosferiche su un pianeta possono essere spiegate senza la biologia, in modo da poter identificare con precisione quei pianeti con atmosfere che possono essere giustificate unicamente dall’influenza diretta della vita.
La simulazione planetaria e i parametri analizzati
Per fornire questa linea di base planetaria, i ricercatori dell’Università di Washington hanno costruito una complessa Terra virtuale con una modifica cruciale: l’assenza totale di vita. In uno studio pubblicato su The Planetary Science Journal, i ricercatori hanno simulato i sistemi geochimici terrestri per 5 miliardi di anni, dalla formazione avvenuta 4,5 miliardi di anni fa fino a circa 500 milioni di anni nel futuro. La simulazione ha modellato lo scambio di sostanze chimiche tra nucleo, mantello, crosta, superficie e atmosfera nel corso del tempo. Il sistema ha previsto con precisione 19 proprietà planetarie, come il flusso di calore attraverso il mantello, escludendo l’influenza della vita su quei sistemi. La simulazione può essere generalizzata per prevedere come un’atmosfera potrebbe evolversi su qualsiasi pianeta roccioso e può aiutare a individuare prove di vita in atmosfere che non si adattano al modello.
“Questo modello può aiutarci a vedere come i pianeti abitabili ma non viventi potrebbero imitare i pianeti viventi“, ha dichiarato l’autrice principale Samantha Gilbert-Janizek, che ha completato questa ricerca come studentessa di dottorato in astronomia presso l’Università di Washington ed è ora borsista post-dottorato alla UC Riverside. “Quando interpretiamo le osservazioni dell’atmosfera di un esopianeta, questo strumento ci aiuterà a determinare la probabilità che ciò che osserviamo indichi la presenza di vita sulla superficie“.
I gas atmosferici e il futuro dell’esplorazione nello Spazio
Il lavoro di Gilbert-Janizek si basa su un modello sviluppato nel laboratorio dell’autore senior Rory Barnes, professore associato di astronomia. Le versioni precedenti del modello simulavano il nucleo, il mantello, la crosta e la radiazione stellare, senza includere la superficie o l’atmosfera. L’atmosfera di un pianeta è modellata da molti fattori non biologici, inclusi calore e gas provenienti dall’interno e dalla stella del pianeta. Tuttavia, l’atmosfera di un pianeta distante è anche il luogo in cui gli astronomi sperano di individuare prove esplicite di vita.
Sulla Terra, piante e animali pompano flussi costanti di ossigeno e metano nel cielo. Questi 2 elementi si distruggono a vicenda quando si mescolano. Di conseguenza, un astronomo alieno che studiasse il nostro pianeta potrebbe sospettare che qualcosa di vivo stia reintegrando la fornitura di entrambi i gas. Questa logica ha spinto Gilbert-Janizek ad aggiungere la modellazione della superficie e dell’atmosfera alla simulazione terrestre esistente, completando il quadro di come le sostanze chimiche si muovono attraverso tutti i sistemi della Terra. Il risultato è un modello che può essere calibrato per studiare qualsiasi esopianeta roccioso che gli astrobiologi ritengono interessante. I ricercatori possono inserire i dettagli di base su quel pianeta e avviare la simulazione per vedere se il modello riesce a riprodurre l’atmosfera osservata senza l’influenza della vita. Se non ottengono una corrispondenza, il pianeta in questione diventa ancora più interessante.
“Il lavoro della dottoressa Gilbert-Janizek rappresenta un passo entusiasmante verso la comprensione di dove la vita può esistere nell’universo“, ha affermato Barnes. “Dopo oltre 1 decennio di lavoro da parte di molti scienziati, la dottoressa Gilbert-Janizek ha finalmente completato un modello della Terra che riproduce simultaneamente le proprietà del nucleo, del mantello, della superficie e dell’atmosfera terrestri. Questa calibrazione ci dà la certezza che le future simulazioni di esopianeti saranno accurate“.
Gilbert-Janizek afferma che il nuovo modello potrà inoltre contribuire a orientare la progettazione dei futuri telescopi costruiti per studiare pianeti lontani, come il proposto Habitable Worlds Observatory. “Realizzare gli ambiziosi obiettivi di un telescopio come l’Habitable Worlds Observatory richiede decenni di lavoro attraverso molte generazioni di scienziati“, ha sottolineato Gilbert-Janizek. “Sono così grata di unirmi a questa stirpe e di passare un giorno il testimone alla prossima generazione, in modo da poter continuare a scalfire questa domanda se siamo o meno soli nell’universo“.
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