Per decenni, gli scienziati hanno creduto che potesse esserci vita sotto la superficie ghiacciata della luna Europa di Giove. Da quel tempo, sono emerse più linee di prova che suggeriscono che non è solo. Infatti, all'interno del Sistema Solare, ci sono molti "mondi oceanici" che potenzialmente potrebbero ospitare la vita, compresa Cerere, Ganimede, Encelado, Titano, Dione, Tritone, e forse anche Plutone.

Ma cosa succede se gli elementi per la vita come la conosciamo non sono abbastanza abbondanti su questi mondi? In un nuovo studio, due ricercatori dell'Harvard Smithsonian Center of Astrophysics (CfA) hanno cercato di determinare se potesse effettivamente esserci una scarsità di elementi bioessenziali sui mondi oceanici. Le loro conclusioni potrebbero avere implicazioni ad ampio raggio per l'esistenza della vita nel Sistema Solare e oltre, per non parlare della nostra capacità di studiarlo.

Lo studio, intitolato "La vita extraterrestre è soppressa sui mondi oceanici sotterranei a causa della scarsità di elementi bioessenziali?" apparso di recente in rete. Lo studio è stato condotto da Manasavi Lingam, uno studente postdoc presso l'Institute for Theory and Computation (ITC) presso la Harvard University e il CfA, con il supporto di Abraham Loeb – il direttore dell'ITC e del Frank B. Baird, Jr. Professore di Scienze ad Harvard.

Negli studi precedenti, le domande sull'abitabilità delle lune e di altri pianeti hanno avuto la tendenza a concentrarsi sull'esistenza dell'acqua. Questo è vero quando si tratta dello studio dei pianeti e delle lune all'interno del Sistema Solare, e particolarmente vero quando si tratta dello studio dei pianeti extrasolari. Quando hanno trovato nuovi pianeti extrasolari, gli astronomi hanno prestato molta attenzione al fatto che il pianeta in questione orbita o meno all'interno della zona abitabile della sua stella.

Questa è la chiave per determinare se il pianeta può supportare o meno l'acqua liquida sulla sua superficie. Inoltre, gli astronomi hanno tentato di ottenere spettri da esopianeti rocciosi per determinare se si sta verificando una perdita d'acqua dalla sua atmosfera, come evidenziato dalla presenza di gas idrogeno. Nel frattempo, altri studi hanno tentato di determinare la presenza di fonti energetiche, poiché anche questo è essenziale per la vita come la conosciamo.

In contrasto, Il Dr. Lingam e il Prof. Loeb hanno considerato come l'esistenza della vita sui pianeti oceanici possa dipendere dalla disponibilità di nutrienti limitanti (LN). Per un po 'di tempo, c'è stato un notevole dibattito su quali nutrienti sarebbero essenziali per la vita extraterrestre, poiché questi elementi possono variare da luogo a luogo e nel tempo. Come ha detto Lingam a Universe Today via e-mail:

"L'elenco più comunemente accettato di elementi necessari per la vita come lo conosciamo comprende idrogeno, ossigeno, carbonio, azoto e zolfo. Inoltre, alcuni metalli in tracce (ad esempio ferro e molibdeno) possono anche essere preziosi per la vita come la conosciamo, ma l'elenco dei metalli in tracce bioessenziali è soggetto a un maggiore grado di incertezza e variabilità".

Per i loro scopi, Il Dr. Lingam e il Prof. Loeb hanno creato un modello utilizzando gli oceani della Terra per determinare come le sorgenti e gli affonda, ovvero i fattori che aggiungono o riducono gli elementi LN negli oceani, rispettivamente - potrebbero essere simili a quelli sui mondi oceanici. Sulla terra, le fonti di questi nutrienti sono fluviali (dai fiumi), sorgenti atmosferiche e glaciali, con l'energia fornita dalla luce solare.

Di questi nutrienti, hanno stabilito che il più importante sarebbe stato il fosforo, e ha esaminato quanto potrebbero essere abbondanti questo e altri elementi sui mondi oceanici, dove le condizioni sono molto diverse. Come ha spiegato il dottor Lingam, è ragionevole supporre che su questi mondi, l'esistenza potenziale della vita si ridurrebbe anche ad un equilibrio tra l'afflusso netto (sorgenti) e il deflusso netto (pozzi).

"Se i pozzi sono molto più dominanti delle fonti, potrebbe indicare che gli elementi si esaurirebbero in tempi relativamente brevi. In altro per stimare le grandezze delle sorgenti e dei pozzi, abbiamo attinto alla nostra conoscenza della Terra e l'abbiamo accoppiata con altri parametri di base di questi mondi oceanici come il pH dell'oceano, la grandezza del mondo, ecc. noto da osservazioni/modelli teorici."

Mentre le fonti atmosferiche non sarebbero disponibili per gli oceani interni, Il Dr. Lingham e il Prof. Loeb hanno considerato il contributo delle bocche idrotermali. Già, ci sono abbondanti prove che questi esistono su Europa, Encelado, e altri mondi oceanici. Hanno anche considerato fonti abiotiche, che consistono di minerali lisciviati dalle rocce dalla pioggia sulla Terra, ma consisterebbe nell'erosione delle rocce da parte degli oceani interni di queste lune.

In definitiva, quello che hanno scoperto è che, a differenza dell'acqua e dell'energia, i nutrienti limitanti potrebbero essere in quantità limitata quando si tratta di mondi oceanici nel nostro Sistema Solare:

"L'abbiamo trovato, secondo le ipotesi del nostro modello, fosforo, che è uno degli elementi bioessenziali, si esaurisce in tempi rapidi (secondo gli standard geologici) su mondi oceanici i cui oceani sono di natura neutra o alcalina, e che possiedono attività idrotermale (cioè sistemi di sfiati idrotermali sul fondo dell'oceano). Quindi, il nostro lavoro suggerisce che la vita può esistere in basse concentrazioni a livello globale in questi mondi oceanici (o essere presente solo in macchie locali), e potrebbe quindi non essere facilmente rilevabile."

Ciò ha naturalmente implicazioni per le missioni destinate ad Europa e ad altre lune nel Sistema Solare esterno. Questi includono la missione NASA Europa Clipper, il cui lancio è attualmente previsto tra il 2022 e il 2025. Attraverso una serie di passaggi ravvicinati di Europa, questa sonda tenterà di misurare i biomarcatori nell'attività del pennacchio proveniente dalla superficie lunare.

Missioni simili sono state proposte per Encelado, e la NASA sta anche considerando una missione "Dragonfly" per esplorare l'atmosfera di Titano, laghi di superficie e metano. Però, se lo studio del Dr. Lingam e del Prof. Loeb è corretto, quindi le possibilità che queste missioni trovino segni di vita su un mondo oceanico nel Sistema Solare sono piuttosto scarse. Tuttavia, come indicato da Lingam, credono ancora che tali missioni dovrebbero essere organizzate.

"Although our model predicts that future space missions to these worlds might have low chances of success in terms of detecting extraterrestrial life, we believe that such missions are still worthy of being pursued, " he said. "This is because they will offer an excellent opportunity to:(i) test and/or falsify the key predictions of our model, and (ii) collect more data and improve our understanding of ocean worlds and their biogeochemical cycles."

Inoltre, as Prof. Loeb indicated via email, this study was focused on "life as we know it". If a mission to these worlds did find sources of extra-terrestrial life, then it would indicate that life can arise from conditions and elements that we are not familiar with. Come tale, the exploration of Europa and other ocean worlds is not only advisable, but necessary.

"Our paper shows that elements that are essential for the 'chemistry-of-life-as-we-know-it', such as phosphorous, are depleted in subsurface oceans, " he said. "As a result, life would be challenging in the oceans suspected to exist under the surface ice of Europa or Enceladus. If future missions confirm the depleted level of phosphorous but nevertheless find life in these oceans, then we would know of a new chemical path for life other than the one on Earth."

Alla fine, scientists are forced to take the "low-hanging fruit" approach when it comes to searching for life in the universe . Until such time that we find life beyond Earth, all of our educated guesses will be based on life as it exists here. I can't imagine a better reason to get out there and explore the universe than this!