I satelliti monitorano come cambia il "verde" con le stagioni della Terra. Gli scienziati dell'UCR stanno studiando i cambiamenti che accompagnano la composizione atmosferica come marker per la vita su pianeti lontani. Credito:NASA
Decine di pianeti potenzialmente abitabili sono stati scoperti al di fuori del nostro sistema solare, e molti altri sono in attesa di essere scoperti.
C'è qualcuno, o qualcosa, lì?
La caccia alla vita in questi luoghi, impossibili da visitare di persona, inizierà con una ricerca di prodotti biologici nelle loro atmosfere. Queste impronte atmosferiche della vita, chiamate biofirme, verrà rilevato utilizzando telescopi di nuova generazione che misurano la composizione dei gas che circondano pianeti distanti anni luce.
è un affare complicato, poiché le firme biologiche basate su singole misurazioni dei gas atmosferici potrebbero essere fuorvianti. Per completare questi marcatori, e grazie ai finanziamenti del NASA Astrobiology Institute, scienziati dell'Università della California, Il Centro di astrobiologia delle terre alternative di Riverside sta sviluppando il primo quadro quantitativo per le biofirme dinamiche basate sui cambiamenti stagionali nell'atmosfera terrestre.
Intitolato "Stagionalità atmosferica come biofirma di un esopianeta, "un documento che descrive la ricerca è stato pubblicato oggi in Lettere per riviste astrofisiche . L'autrice principale è Stephanie Olson, uno studente laureato presso il Dipartimento di Scienze della Terra dell'UCR.
Mentre la Terra orbita attorno al sole, il suo asse inclinato significa che diverse regioni ricevono più raggi in diversi periodi dell'anno. I segni più visibili di questo fenomeno sono i cambiamenti del tempo e la lunghezza dei giorni, ma ne risente anche la composizione atmosferica. Per esempio, nell'emisfero settentrionale, che contiene la maggior parte della vegetazione del mondo, la crescita delle piante in estate si traduce in livelli notevolmente inferiori di anidride carbonica nell'atmosfera. Il contrario è vero per l'ossigeno.
"La stagionalità atmosferica è una biofirma promettente perché è modulata biologicamente sulla Terra ed è probabile che si verifichi su altri mondi abitati, "Ha detto Olson. "Inferire la vita in base alla stagionalità non richiederebbe una comprensione dettagliata della biochimica aliena perché si presenta come una risposta biologica ai cambiamenti stagionali nell'ambiente, piuttosto che come conseguenza di una specifica attività biologica che potrebbe essere unica per la Terra." Inoltre, orbite estremamente ellittiche piuttosto che l'inclinazione dell'asse potrebbero produrre stagionalità sui pianeti extrasolari, o pianeti extrasolari, ampliando la gamma di possibili obiettivi.
Nella carta, i ricercatori identificano le opportunità e le insidie associate alla caratterizzazione della formazione stagionale e della distruzione dell'ossigeno, diossido di carbonio, metano, e il loro rilevamento utilizzando una tecnica di imaging chiamata spettroscopia. Hanno anche modellato le fluttuazioni dell'ossigeno atmosferico su un pianeta dotato di vita con un basso contenuto di ossigeno, come quello della Terra miliardi di anni fa. Hanno scoperto che l'ozono (O3), che si produce nell'atmosfera attraverso reazioni che coinvolgono l'ossigeno gassoso (O 2 ) prodotto dalla vita, sarebbe un marker più facilmente misurabile per la variabilità stagionale dell'ossigeno rispetto a O 2 stesso su pianeti debolmente ossigenati.
"È davvero importante modellare accuratamente questo tipo di scenari ora, così i telescopi spaziali e terrestri del futuro possono essere progettati per identificare le biofirme più promettenti, " disse Edward Schwieterman, un borsista del programma post-dottorato della NASA presso l'UCR. "Nel caso dell'ozono, avremmo bisogno di telescopi che includano capacità ultraviolette per rilevarlo facilmente".
Schwieterman ha detto che la sfida nella ricerca della vita è l'ambiguità dei dati raccolti da così lontano. I falsi positivi - processi non biologici che si mascherano da vita - e i falsi negativi - la vita su un pianeta che produce poche o nessuna biofirma - sono entrambi i principali problemi.
"Sia l'ossigeno che il metano sono biofirme promettenti, ma ci sono modi in cui possono essere prodotti senza vita, ", ha detto Schwieterman.
Olson ha detto che osservare i cambiamenti stagionali di ossigeno o metano sarebbe più informativo.
"Un modo potenzialmente potente per valutare l'esistenza di esopianeti sarebbe quello di osservare le loro atmosfere lungo le loro orbite per vedere se possiamo rilevare cambiamenti in questi gas di biofirma nel corso di un anno, " ha detto. "In alcune circostanze, tali cambiamenti sarebbero difficili da spiegare senza vita e potrebbero persino permetterci di fare progressi verso la caratterizzazione, piuttosto che semplicemente riconoscere, vita su un pianeta extrasolare."
Timothy Lione, un professore di biogeochimica nel Dipartimento di Scienze della Terra dell'UCR e direttore del Centro di astrobiologia delle terre alternative, detto questo lavoro avanza l'approccio fondamentale alla ricerca della vita su pianeti molto distanti.
"Siamo particolarmente entusiasti della prospettiva di caratterizzare le fluttuazioni dell'ossigeno ai bassi livelli che ci aspetteremmo di trovare su una prima versione della Terra, "Ha detto Lyons. "Le variazioni stagionali rivelate dall'ozono sarebbero più facilmente rilevabili su un pianeta come lo era la Terra miliardi di anni fa, quando la maggior parte della vita era ancora microscopica e abitava nell'oceano."
