Possibili tracce di vita su un pianeta oceanico

Gli astronomi potrebbero aver rilevato indizi di vita su un pianeta lontano, ma hanno bisogno di ulteriori osservazioni prima di poterlo dire con certezza.

Su un pianeta lontano, minuscoli microbi potrebbero nuotare in un mare caldo di tutto il pianeta, rilasciando sostanze chimiche che gli astronomi a trilioni di chilometri di distanza possono rilevare con i loro telescopi.

Il mondo in questione è l’esopianeta K2-18b. Utilizzando il James Webb Space Telescope (JWST), un team di ricercatori guidato da Nikku Madhusudhan (Università di Cambridge, Regno Unito) pensa di aver rilevato le molecole di dimetilsolfuro e dimetildisolfuro nell’atmosfera di K2-18b, entrambe sospettate possano essere prodotte da alghe marine.

È un’immagine allettante, ma incerta. Il rilevamento suggerisce solo che la vita potrebbe essere presente.

Sono necessarie ulteriori osservazioni prima che gli astronomi possano determinare come sia K2-18b e se possa davvero essere abitato.

Scoperto nel 2015 dal telescopio spaziale Kepler, K2-18b percorre la sua orbita di 33 giorni attorno a una nana rossa che si trova a 124 anni luce di distanza dal nostro sistema solare.

Considerato un “mini-Nettuno” con circa 2 volte e mezzo la circonferenza terrestre e più di 8 volte la sua massa, K2-18b potrebbe potenzialmente sostenere un oceano liquido sulla sua superficie sotto una sottile atmosfera di idrogeno.

Madhusudhan e altri avevano precedentemente proposto l’esistenza di questa nuova classe di mondi hycean – una parola che deriva da “idrogeno” e “oceano”.

Se esistessero, i mondi hycean potrebbero potenzialmente ospitare la vita all’interno delle loro atmosfere di idrogeno e oceani su tutta la superficie, espandendo la diversità dei mondi abitabili.

Ma altri scienziati rimangono scettici, suggerendo che K2-18b potrebbe invece essere un pianeta privo di vita e ricco di gas con un interno roccioso e un’atmosfera soffocante di idrogeno.

Inoltre, alcuni astronomi hanno trovato prove che il dimetilsolfuro potrebbe essere prodotto da meccanismi abiotici, come sulle comete o all’interno delle nubi di gas e polvere che formano le stelle.

“In generale, dobbiamo essere estremamente cauti quando affermiamo possibili indizi di vita”, afferma Víctor Rivilla (Centro di Astrobiologia, Spagna), coautore di un articolo sulle fonti abiotiche del solfuro di dimetile. “Un risultato così enorme ed emozionante avrà sicuramente bisogno di prove molto più solide”.

Segni di vita

Gli astronomi possono rilevare e decifrare le molecole nell’atmosfera di un esopianeta osservando la luce proveniente dalla stella madre mentre il pianeta passa davanti ad essa. Mentre la luce della stella filtra attraverso l’atmosfera superiore del pianeta, gli elementi e le molecole assorbiranno quella luce a diverse lunghezze d’onda, lasciando le loro impronte digitali nello spettro stellare.

Nel 2023, Madhusudhan ha guidato un team che ha rilevato molecole contenenti carbonio, come l’anidride carbonica e il metano, nell’atmosfera di K2-18b, oltre a un potenziale sussurro di solfuro di dimetile.

Sulla Terra, tracce di quest’ultima molecola – circa una parte per miliardo di molecole d’aria – sono prodotte da organismi marini come il fitoplancton e i batteri.

Poiché la molecola (e il suo cugino, il dimetildisolfuro) è altamente reattiva, scompare rapidamente dalla nostra aria e deve essere costantemente rifornita dalla vita marina.

Per questo motivo, gli astrobiologi lo hanno suggerito come una firma biologica convincente, un marcatore molecolare della presenza della vita.

Tuttavia, gli astronomi generalmente mirano a una maggiore fiducia statistica nel loro lavoro, preferendo superare una probabilità “questo è reale” del 99,99994%.

 “Gli autori sostengono che alcuni indizi [di dimetilsolfuro e dimetildisolfuro], ma non sono ancora sufficienti per essere sicuri che le firme osservate negli spettri JWST siano davvero dovute a queste due molecole, e non ad altre”, dice Rivilla. Sono quindi necessarie ulteriori osservazioni per confermare il segnale o escluderlo definitivamente.

Mondo acquatico o roccia senza vita?

Altri astronomi hanno precedentemente suggerito che K2-18b potrebbe essere altrettanto facilmente un mondo senza vita senza acqua presente sulla sua superficie. K2-18b rientra nella classe dei mini-Nettuno, un insieme diversificato di mondi più grandi della Terra rocciosa ma più piccoli dei giganti gassosi o ghiacciati.

Sono possibili varie composizioni, che vanno dai mondi acquatici temperati ai pianeti gassosi con atmosfere spesse e interni fusi.

“Per quanto ne so, l’unico scenario che spiega tutti i vincoli sulla composizione atmosferica fino ad oggi è quello in cui l’interno ha un contenuto d’acqua sostanziale e l’atmosfera è ricca di idrogeno e relativamente sottile”, afferma Madhusudhan, il cui team sostiene che lo scenario hycean si adatta meglio a questa descrizione.

“Se l’inferenza dimetilsolfuro/dimetildisolfuro si rivela vera, allora ci porta più nella direzione dello scenario hyceano”.

In particolare, il team non ha rilevato acqua, ammoniaca, monossido di carbonio o acido cianidrico nell’atmosfera, in linea con lo scenario hycean in cui un vasto oceano liquido sequestra tali molecole.

Tuttavia, un oceano di magma di roccia fusa potrebbe anche spiegare questi mancati rilevamenti. Un mondo del genere sarebbe probabilmente inospitale per la vita.

Nicholas Wogan (NASA Ames Research Center) ha condotto uno studio nel 2024 indagando sulle possibili composizioni di K2-18b.

Il suo team ha dimostrato che le rilevazioni di metano sarebbero impossibili da spiegare su un pianeta Hycean disabitato, mentre il metano potrebbe accumularsi su un mondo Hycean con la vita, in un ambiente simile all’antica Terra Archeana.

Tuttavia, il dimetilsolfuro non è stato prodotto sulla Terra fino a 250 milioni di anni fa, in condizioni più simili a quelle presenti oggi sulla Terra.

“La produzione di dimetilsolfuro è un’invenzione molto specifica e tardiva nella biosfera terrestre, successiva all’aumento dell’ossigeno gassoso nell’atmosfera e in tutti i serbatoi d’acqua”, afferma Dimitar Sasselov (Università di Harvard), che non è stato coinvolto nello studio del 2024 o in quello nuovo.

“Quindi, come questo possa essere un biomarcatore di un ambiente iceneo non è solo poco chiaro, ma biochimicamente contraddittorio”.

I risultati di Wogan in realtà favoriscono uno scenario senza vita per K2-18b, con una spessa atmosfera di idrogeno, un interno roccioso e nessuna superficie abitabile.

“Nessuno dei due scenari è completamente affidabile, ma quello che è più probabile e internamente autoconsistente è fornito da [l’articolo di Wogan]”, secondo Sasselov. Limitare la composizione di K2-18b e il contesto ambientale in cui vengono prodotte le molecole è necessario per confermare se le rilevazioni sono veramente indicative della vita.

Gli stessi segnali dimetilici richiedono anche ulteriori osservazioni di follow-up per essere confermati in modo robusto.

Gli astronomi trovano molecole nelle atmosfere degli esopianeti confrontando gli spettri con le previsioni basate sul lavoro di laboratorio e sulle simulazioni al computer, il che comporta l’estrapolazione e la semplificazione.

Anche se le due molecole sono presenti, alcuni astronomi hanno suggerito che potrebbero essere prodotte in processi abiotici.

Il dimetilsolfuro, ad esempio, è stato scoperto sia sulla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko che nel mezzo interstellare in abbondanze simili, indicando che la molecola può essere prodotta in assenza di vita.

“Un percorso di formazione efficiente e, soprattutto, abiotico per il dimetilsolfuro – prodotto dalla chimica cosmica piuttosto che dall’attività biologica – si verifica nello spazio”, afferma Miguel Sanz-Novo (Centro di Astrobiologia, Spagna), che ha guidato lo studio che dimostra le origini abiotiche del dimetilsolfuro.

“Per definizione, ciò implica che il dimetilsolfuro non può essere considerato un biomarcatore robusto o unico”.

Esperimenti di laboratorio e osservazioni future mirate alle regioni di formazione stellare e ai dischi protoplanetari potrebbero confermare se il solfuro di dimetile può essere prodotto da altri processi chimici.

“Le nostre attuali conoscenze sulla chimica delle atmosfere planetarie sono ancora molto limitate e non possiamo escludere meccanismi abiotici che producono queste molecole, se sono davvero presenti”, dice Rivilla.

Questi limiti si applicano anche nel nostro sistema solare, dove le controverse rilevazioni di fosfina nelle nubi di Venere hanno portato alcuni astronomi a suggerire che stessimo vedendo tracce di vita.

Trovare un altro mondo con la vita sarebbe una profonda resa dei conti per l’umanità.

“Trasformerà la nostra visione dell’universo e il nostro posto in esso”, dice Madhusudhan, “e potrebbe potenzialmente informare su come la vita ha avuto origine qui sulla Terra, che è ancora una questione aperta”.

Questa trasformazione dovrà aspettare, tuttavia, fino a quando un rigoroso controllo e follow-up confermerà se abbiamo compagnia nel cosmo.

Immagine: A. Smith, N. Madhusudhan (University of Cambridge)

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