Da giovane scienziato, Tony del Genio del Goddard Institute for Space Studies della NASA a New York ha incontrato Clyde Tombaugh, lo scopritore di Plutone.

"Ho pensato, 'Oh, questa è un'opportunità unica, '" ha detto del Genio. "Non incontrerò mai nessun altro che abbia trovato un pianeta."

Quella previsione era clamorosamente sbagliata. Nel 1992, due scienziati hanno scoperto il primo pianeta intorno a un'altra stella, o esopianeta, e da allora più persone hanno trovato pianeti che in tutta la storia precedente della Terra. Da questo mese, gli scienziati hanno confermato più di 3, 500 esopianeti in più di 2, 700 sistemi stellari. Del Genio ha incontrato molti di questi nuovi cercatori di pianeti.

Del Genio è ora co-responsabile di un'iniziativa interdisciplinare della NASA per cercare la vita su altri mondi. Questa nuova posizione come capofila di questo progetto può sembrare strana a chi lo conosce professionalmente. Come mai? Ha dedicato decenni allo studio della Terra, non cercare la vita altrove.

Conosciamo un solo pianeta vivente:il nostro. Ma lo sappiamo molto bene. Mentre passiamo alla fase successiva nella ricerca della vita aliena, lo sforzo richiederà l'esperienza di scienziati planetari, eliofisici e astrofisici. Però, le conoscenze e gli strumenti che la NASA ha sviluppato per studiare la vita sulla Terra saranno anche una delle più grandi risorse per la ricerca.

Mondi abitabili

Ci sono due domande principali nella ricerca della vita:con così tanti posti dove cercare, come possiamo concentrarci sui luoghi che più probabilmente ospitano la vita? Quali sono i segni inconfondibili della vita, anche se si presenta in una forma che non comprendiamo appieno?

"Prima di andare alla ricerca della vita, stiamo cercando di capire che tipo di pianeti potrebbero avere un clima favorevole alla vita, "Stiamo usando gli stessi modelli climatici che usiamo per proiettare il cambiamento climatico del 21° secolo sulla Terra per fare simulazioni di esopianeti specifici che sono stati scoperti, e quelli ipotetici".

Del Genio riconosce che la vita può esistere in forme e luoghi così bizzarri da essere sostanzialmente diversi dalla Terra. Ma in questa prima fase della ricerca, "Dobbiamo andare con il tipo di vita che conosciamo, " Egli ha detto.

Ulteriore, dovremmo assicurarci di utilizzare la conoscenza dettagliata della Terra. In particolare, dovremmo assicurarci delle nostre scoperte sulla vita in vari ambienti della Terra, la nostra conoscenza di come il nostro pianeta e la sua vita si siano influenzati a vicenda nel corso della storia della Terra, e le nostre osservazioni satellitari del clima terrestre.

Sopra ogni altra cosa, significa acqua liquida. Ogni cellula che conosciamo, anche i batteri intorno alle prese d'aria di acque profonde che esistono senza luce solare, richiede acqua.

La vita nell'oceano

Il ricercatore Morgan Cable del Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California, sta cercando all'interno del sistema solare luoghi che hanno il potenziale per supportare l'acqua liquida. Alcune delle lune ghiacciate intorno a Saturno e Giove hanno oceani sotto la crosta di ghiaccio. Questi oceani sono stati formati dal riscaldamento delle maree, questo è, riscaldamento del ghiaccio causato dall'attrito tra il ghiaccio superficiale e il nucleo a seguito dell'interazione gravitazionale tra il pianeta e la luna.

"Pensavamo che Encelado fosse solo noioso e freddo fino a quando la missione Cassini non ha scoperto un oceano sotto la superficie dell'acqua liquida, " disse Cable. L'acqua sta schizzando nello spazio, e la missione Cassini ha trovato indizi nella composizione chimica dello spray che la chimica dell'oceano è influenzata dalle interazioni tra l'acqua riscaldata e le rocce sul fondo del mare. Le missioni Galileo e Voyager hanno fornito la prova che anche Europa ha un oceano di acqua liquida sotto una crosta ghiacciata. Le osservazioni hanno rivelato un terreno confuso che potrebbe essere il risultato dello scioglimento e della riformazione del ghiaccio.

Mentre vengono sviluppate le missioni su queste lune, gli scienziati stanno usando la Terra come banco di prova. Proprio come i prototipi dei rover su Marte della NASA hanno effettuato le loro prove sui deserti della Terra, i ricercatori stanno testando sia le ipotesi che la tecnologia sui nostri oceani e ambienti estremi.

Cable ha fornito l'esempio delle osservazioni satellitari dei campi di ghiaccio dell'Artico e dell'Antartico, che stanno informando la pianificazione di una missione Europa. Le osservazioni della Terra aiutano i ricercatori a trovare modi per datare l'origine del ghiaccio confuso. "Quando visitiamo Europa, vogliamo andare in posti molto giovani, dove il materiale di quell'oceano viene espresso sulla superficie, " ha detto. "Ovunque come quello, le possibilità di trovare prove della vita aumentano, se ci sono."

Acqua nello spazio

Per ogni stella, è possibile calcolare l'intervallo di distanze in cui i pianeti orbitanti potrebbero avere acqua liquida in superficie. Questa è chiamata la zona abitabile della stella.

Gli astronomi hanno già localizzato alcuni pianeti abitabili, e ricercatore Andrew Rushby, del Centro di ricerca Ames della NASA, a Moffett Field, California, sta studiando modi per affinare la ricerca. La posizione da sola non basta. "Un alieno individuerebbe tre pianeti nel nostro sistema solare nella zona abitabile [Terra, Marte e Venere], "Rushby ha detto, "ma sappiamo che il 67 per cento di quei pianeti non sono molto abitabili". Ha recentemente sviluppato un modello semplificato del ciclo del carbonio terrestre e lo ha combinato con altri strumenti per studiare quali pianeti nella zona abitabile sarebbero i migliori obiettivi da osservare per la vita, considerando la probabile attività tettonica e i cicli dell'acqua. Ha scoperto che i pianeti rocciosi più grandi hanno più probabilità di quelli più piccoli di avere temperature superficiali in cui potrebbe esistere acqua liquida, data la stessa quantità di luce dalla stella.

Renyu Hu, di JPL, affinato in modo diverso la ricerca di pianeti abitabili, cercando la firma di un pianeta roccioso. La fisica di base ci dice che i pianeti più piccoli devono essere rocciosi e quelli più grandi gassosi, ma per i pianeti che vanno dalle dimensioni della Terra a circa il doppio di quel raggio, gli astronomi non possono distinguere un grande pianeta roccioso da un piccolo pianeta gassoso. Hu ha aperto la strada a un metodo per rilevare i minerali di superficie su esopianeti di roccia nuda e ha definito la firma chimica atmosferica dell'attività vulcanica, cosa che non accadrebbe su un pianeta gassoso.

Segni vitali

Quando gli scienziati stanno valutando un possibile pianeta abitabile, "la vita deve essere l'ipotesi di ultima istanza, "Cable disse. "Devi eliminare tutte le altre spiegazioni". Identificare possibili falsi positivi per il segnale di vita è un'area di ricerca in corso nella comunità degli esopianeti. Ad esempio, l'ossigeno nell'atmosfera terrestre proviene da esseri viventi, ma l'ossigeno può anche essere prodotto da reazioni chimiche inorganiche.

Shawn Domagal-Goldman, del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, cerca inconfondibile, segni chimici di vita, o biofirme. Una biofirma potrebbe essere trovare due o più molecole in un'atmosfera che non dovrebbe essere presente contemporaneamente. Usa questa analogia:se entrassi in una stanza del dormitorio del college e trovassi tre studenti e una pizza, si potrebbe concludere che la pizza fosse arrivata da poco, perché gli studenti universitari consumano velocemente la pizza. L'ossigeno "consuma" il metano scomponendolo in varie reazioni chimiche. Senza input di metano dalla vita sulla superficie terrestre, la nostra atmosfera si esaurirebbe completamente di metano nel giro di pochi decenni.

Terra come esopianeta

Quando gli umani iniziano a raccogliere immagini dirette di esopianeti, anche il più vicino apparirà come una manciata di pixel nel rilevatore - qualcosa come la famosa immagine "punto blu" della Terra da Saturno. Cosa possiamo imparare sulla vita planetaria da un singolo punto?

Stephen Kane dell'Università della California, lungo il fiume, ha escogitato un modo per rispondere a questa domanda utilizzando la fotocamera della NASA Earth Polychromatic Imaging sul Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) della National Oceanic and Atmospheric Administration. Queste immagini ad alta risoluzione—2, 000 x 2, 000 pixel:documenta i modelli meteorologici globali della Terra e altri fenomeni legati al clima. "Sto scattando queste splendide immagini e le riduco a un singolo pixel o a una manciata di pixel, " Ha spiegato Kane. Fa passare la luce attraverso un filtro antirumore che tenta di simulare l'interferenza prevista da una missione su un esopianeta.

DSCOVR scatta una foto ogni mezz'ora, ed è in orbita da due anni. Sono più di 30, 000 immagini sono di gran lunga la registrazione continua più lunga della Terra dallo spazio esistente. Osservando come cambia la luminosità della Terra quando si vede la maggior parte della terra rispetto alla maggior parte dell'acqua, Kane è stato in grado di decodificare la velocità di rotazione della Terra, qualcosa che deve ancora essere misurato direttamente per gli esopianeti.

Quando troveremo la vita?

Ogni scienziato coinvolto nella ricerca della vita è convinto che sia là fuori. Le loro opinioni divergono su quando lo troveremo.

"Penso che tra 20 anni avremo trovato un candidato che potrebbe essere quello, " dice del Genio. Considerando la sua esperienza con Tombaugh, Ha aggiunto, "Ma il mio curriculum per prevedere il futuro non è così buono."

Rushby, d'altra parte, dice, "Sono passati 20 anni negli ultimi 50 anni. Penso che sia sulla scala dei decenni. Se fossi uno scommettitore, che non sono, Preferirei Europa o Encelado".

Quanto presto troviamo un esopianeta vivente dipende davvero dal fatto che ce ne sia uno relativamente vicino, con l'orbita e le dimensioni giuste, e con biofirme che siamo in grado di riconoscere, Ha detto Hu. In altre parole, "C'è sempre un fattore di fortuna."