L'ultra potente James Webb Space Telescope verrà lanciato presto. Una volta dispiegato e in posizione presso il punto 2 di Lagrange Terra-Sole, comincerà a funzionare. Uno dei suoi compiti è esaminare le atmosfere degli esopianeti e cercare le biofirme. Dovrebbe essere semplice, Giusto? Basta scansionare l'atmosfera finché non trovi ossigeno, poi chiudi il portatile e vai al pub:Fanfare, coriandoli, Premio Nobel.

Certo, I lettori di Universe Today sanno che è più complicato di così. Molto più complicato.

Infatti, la presenza di ossigeno non è necessariamente affidabile. È il metano che può inviare un segnale più forte che indica la presenza della vita.

L'ossigeno potrebbe sembrare la cosa ovvia da cercare nell'atmosfera di un pianeta quando si cercano segni di vita, ma non è così. La sua presenza o meno non è un indicatore affidabile. La storia della Terra lo rende chiaro.

L'atmosfera terrestre moderna contiene circa il 21% di ossigeno, e sappiamo che la maggior parte proviene da organismi negli oceani del pianeta. Ma c'è un intoppo:una volta che i cianobatteri sulla Terra antica hanno iniziato a produrre ossigeno come sottoprodotto della fotosintesi, ci volle ancora molto tempo prima che l'atmosfera diventasse ossigenata, forse un miliardo di anni.

E se esaminassimo un esopianeta, non ha trovato ossigeno, poi andato avanti, non rendendosi conto che c'era vita laggiù, all'inizio di ossigenare quel mondo? E se fossimo un miliardo di anni troppo presto, e la vita non ha ancora ossigenato l'atmosfera dell'esopianeta? I pianeti rocciosi hanno molti pozzi di ossigeno, e l'ossigeno prodotto biologicamente non si sarebbe trovato libero nell'atmosfera finché quei pozzi non si fossero saturati.

Questo è quello che è successo sulla Terra, ed è quello che ci aspettiamo possa accadere su altri mondi rocciosi. Sulla terra, l'attività geologica sposta il magma dal mantello alla crosta. Gran parte del materiale del mantello, come il ferro, Per esempio, legami con l'ossigeno atmosferico, tirandolo fuori dall'atmosfera.

Questo è uno dei motivi per cui gli scienziati planetari si concentrano su altre cose, come il metano (CH ₄ ). In un nuovo documento, i ricercatori hanno esaminato il potenziale del metano per segnalare l'attività biologica. Dicono che è improbabile che il metano abbondante nell'atmosfera di un pianeta provenga dai vulcani e che molto probabilmente abbia un'origine biologica.

Il titolo del documento è "L'abbondante metano atmosferico proveniente dal vulcanismo sui pianeti terrestri è improbabile e rafforza la tesi del metano come biofirma". L'autore principale è Nicholas Wogan del Dipartimento di Scienze della Terra e dello Spazio, Università di Washington, e dal Virtual Planetary Laboratory presso l'U of W. Il documento è pubblicato in Il giornale di scienze planetarie .

Rilevare potenziali biofirme come il metano nelle atmosfere di lontani esopianeti è complicato. Ma una volta rilevato qualcosa come il metano, aspetta il lavoro più duro. La sua presenza va indagata nel contesto del pianeta stesso.

I ricercatori di Biosignature non hanno aspettato pigramente il lancio del James Webb Space Telescope. Hanno riflettuto molto sul rilevamento delle biofirme con il telescopio. Gli scienziati hanno proposto che le atmosfere planetarie con abbondanti metano e anidride carbonica in disequilibrio potrebbero essere una forte biofirma. Nella loro carta, gli autori sottolineano che "...pochi studi hanno esplorato la possibilità di CH . non biologici ₄ e CO ₂ e relativi indizi contestuali." In questo caso, non biologico significa vulcani.

Gli autori volevano utilizzare un modello termodinamico per indagare se il degassamento dal magma vulcanico su pianeti simili alla Terra potesse mettere CH ₄ e CO ₂ nell'atmosfera. In sostanza, hanno scoperto che è improbabile che i vulcani producano le stesse quantità di metano che potrebbero produrre le fonti biologiche. Non è impossibile, semplicemente improbabile.

Ciò è in gran parte dovuto al fatto che all'idrogeno piace rimanere nel magma. h ₂ O è altamente solubile nel magma, limitando la quantità di H che viene degassata e di conseguenza limita la quantità di CH ₄ è presente nell'atmosfera di un pianeta. Un altro motivo è che CH ₄ stesso richiede magma a bassa temperatura per degassare, mentre la maggior parte del magma terrestre è a temperatura più elevata.

In quegli improbabili casi in cui il vulcanismo potrebbe produrre grandi quantità di metano, gli autori hanno trovato, produrrebbero anche anidride carbonica. L'antica Terra Archeana era molto più vulcanicamente attiva della Terra moderna. Durante l'Eone Archeano, Il flusso di calore della Terra era fino a tre volte superiore a quello attuale. Secondo lo studio, avrebbe potuto produrre 25 volte più magma della Terra moderna e molto più metano. Ma la stessa attività che ha prodotto tutto quel metano produrrebbe anche molta più anidride carbonica. Quella, sottolineano gli autori, è un falso positivo rilevabile. Ma se viene rilevato un abbondante metano senza accompagnare quantità di CO ₂ , allora quella è una biofirma più affidabile.

Gli autori affermano che sarebbe difficile spiegare il rilevamento di metano e anidride carbonica senza invocare fonti biologiche, almeno per qualsiasi pianeta simile alla Terra. Hanno anche concluso che una quantità piccola o trascurabile di monossido di carbonio rilevata in un'atmosfera rafforza il CH ₄ +CO ₂ biofirma perché "... la vita consuma facilmente CO atmosferica, mentre la riduzione dei gas vulcanici potrebbe causare l'accumulo di CO nell'atmosfera di un pianeta".

I ricercatori concludono con una nota cautelativa, sottolineando che questo lavoro è tutto basato su ciò che sappiamo della Terra e di altri pianeti nel nostro sistema solare. Non è chiaro fino a che punto tale conoscenza possa essere estesa a migliaia di esopianeti diversi.

"Queste conclusioni dovrebbero essere prese con cautela perché si basano su ciò che si comprende sui processi che si verificano sulla Terra e sul nostro sistema solare, che può essere un campione molto scarso di ciò che è possibile, " loro scrivono.