Gli scienziati ora pensano che potremmo essere in grado di rilevare segni di vita su pianeti oltre il nostro sistema solare nei prossimi decenni, ma per farlo saranno necessari nuovi strumenti e tecniche. I ricercatori di tutto il mondo hanno appena prodotto una tabella di marcia per sviluppare le tecniche che potrebbero finalmente rispondere alla domanda se siamo soli nell'Universo. Questo lavoro è stato pubblicato questo mese in cinque articoli sulla rivista Astrobiologia . Questi documenti serviranno come riferimento per la ricerca futura su come gli scienziati possono cercare segni di vita nel cosmo usando le osservazioni del telescopio.

Gli scienziati stimano che potrebbero esserci pianeti intorno a quasi tutte le stelle della galassia. I pianeti che orbitano attorno alle stelle oltre il sole sono chiamati "esopianeti". Infatti, il ritmo della scoperta degli esopianeti è stato così rapido:oltre 3, 500 sono stati trovati dal primo nel 1992, che era urgentemente necessario un incontro di scienziati di molte discipline per sintetizzare la conoscenza per far progredire la nostra capacità di trovare segni di vita su questi nuovi esopianeti. Costituita tre anni fa, Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) della NASA è una rete internazionale che porta ricercatori di una varietà di discipline per capire come possiamo caratterizzare ed eventualmente cercare segni di vita, chiamate biofirme, sugli esopianeti. Dal momento che al momento non possiamo visitare gli esopianeti, gli scienziati devono usare i telescopi per cercare le biofirme. Queste osservazioni dovranno spingere la nostra tecnologia dei telescopi al limite.

A tal fine, NExSS ha prodotto una serie completa di documenti che delineano il passato, regalo, e futuro della ricerca su come cercare segni di vita sugli esopianeti. Questi importanti articoli di revisione sono il risultato di due anni di lavoro di alcuni dei principali ricercatori mondiali in astrobiologia, scienza planetaria, Scienze della Terra, eliofisica, astrofisica, chimica, e biologia. Questo lavoro è iniziato con incontri online seguiti da un seminario di persona tenutosi a Seattle, Washington nel 2016, dove gli scienziati hanno scambiato idee e discusso nuovi piani su come identificare al meglio la vita su mondi oltre il nostro sistema solare. Diversi membri dell'Earth-Life Science Institute (ELSI) e ricercatori di altri istituti nell'area metropolitana di Tokyo hanno partecipato a queste attività di persona oa distanza. Queste discussioni hanno costituito la base degli articoli pubblicati in Astrobiologia .

I documenti identificano diversi problemi in questa ricerca e propongono soluzioni ad essi. Ci sono due tipi principali di segnali che gli scienziati intendono cercare. Un tipo si presenta sotto forma di gas che la vita produce, per esempio l'ossigeno che stai respirando in questo momento, che è stato prodotto da piante o microbi fotosintetici. Progettano anche di cercare la luce riflessa dalla vita stessa, come il colore delle foglie oi pigmenti che danno colore alle fioriture di alghe negli oceani e alle sorgenti termali di Yellowstone. Questi tipi di firme possono essere visti sulla Terra dall'orbita, e gli astronomi stanno studiando nuovi concetti di progettazione di telescopi che potrebbero essere in grado di rilevarli sugli esopianeti.

Il gruppo discute i modi in cui la natura potrebbe "ingannare" gli scienziati facendogli credere che un pianeta senza vita fosse vivo, o vice versa. Gli scienziati esaminano i modi in cui un pianeta potrebbe produrre ossigeno, che ora è abbondante sulla Terra a causa della fotosintesi biologica, senza vita, e come i pianeti con la vita possono avere biofirme oltre all'ossigeno. Pensando in anticipo a questo tipo di pianeti, gli scienziati sono ora meglio preparati per distinguere tali mondi dai pianeti che sono veramente abitati, e come espandere il catalogo delle firme biologiche che gli scienziati possono cercare in futuro.

Il team ha anche deciso di quantificare le possibilità di vita e la chiarezza dei suoi segnali su altri mondi, che è una sfida incredibilmente importante e difficile. I dati che gli astronomi raccolgono sugli esopianeti saranno relativamente scarsi; non avranno campioni da questi pianeti, e invece avrà solo dati da un singolo punto di luce da quel mondo. Analizzando le impronte digitali dei gas atmosferici e delle superfici in quella luce, discerneranno il più possibile sull'esopianeta. Ciò include deduzioni sulla composizione atmosferica e sul clima del pianeta, e la presenza di oceani e continenti. Combinando queste informazioni in modo sistematico e sviluppando nuovi modelli, gli scienziati saranno in grado di analizzare se i dati provenienti da un pianeta possono essere meglio spiegati dalla presenza della vita. Sulla base di questi modelli, hanno in programma di stabilire livelli di confidenza sulla presenza o meno della biologia in quel mondo. Il nuovo lavoro sottolinea la necessità di considerare i pianeti in modo integrato, che comprende molteplici discipline e prospettive.

Infine, saranno necessari nuovi strumenti, i telescopi che renderanno le osservazioni necessarie per questo lavoro. Ciò include osservatori sia terrestri che spaziali, ed entrambi i telescopi in funzione oggi e altri che verranno costruiti decenni in futuro. Queste nuove tecnologie non solo miglioreranno le valutazioni delle dimensioni e delle orbite di questi mondi lontani, ma consentono anche un'analisi più approfondita delle loro atmosfere e delle proprietà superficiali. Alla fine potrebbero essere in grado di dirci se hanno il potenziale per ospitare la vita. I concetti di missione con il rilevamento della biofirma come driver centrale sono in discussione per il lancio negli anni '30.

"Dalla metà del XX secolo, abbiamo visto progressi significativi nei metodi e nelle tecnologie che possiamo usare per fare osservazioni più precise e caratterizzare gli esopianeti. Molti di questi sono stati testati su grandi pianeti inabitabili", ha affermato Yuka Fujii, un ricercatore presso ELSI e l'autore principale di uno dei documenti. L'ambito delle osservazioni si sta ora espandendo verso le dimensioni della Terra, esopianeti potenzialmente temperati. I dati che verranno raccolti nel prossimo decennio consentiranno agli scienziati di studiare meglio i pianeti che potrebbero ospitare la vita. "La ricerca della vita su esopianeti distanti anni luce è una sfida ambiziosa:non si concluderà con il rilevamento di una singola caratteristica, ma richiederà sforzi a lungo termine per accumulare una serie di "firme" che non possono essere spiegate da alcun processo abiotico noto e possono essere plausibilmente spiegate dalla possibile presenza di una biosfera".

Gli autori hanno concluso con la valutazione speranzosa che, date le tecnologie imminenti e l'attuale conoscenza della distribuzione degli esopianeti, il rilevamento delle firme atmosferiche di alcuni pianeti potenzialmente abitabili potrebbe arrivare anche prima del 2030.