Siamo soli nell'universo? Questa domanda ci accompagna da migliaia di anni, ma è solo ora che la scienza è sul punto di fornire una risposta reale. Ora sappiamo di dozzine di pianeti rocciosi in orbita attorno a stelle diverse dal nostro sole dove, per quanto ne sappiamo, la vita potrebbe esistere. E così via, con il lancio del James Webb Space Telescope, avremo la prima possibilità di scrutare le atmosfere di alcuni di questi mondi.

Ma cosa dobbiamo cercare? Nel nostro nuovo studio, pubblicato su Science Advances, identifichiamo combinazioni di temperatura planetaria e condizioni di luce sufficienti a dare origine agli elementi costitutivi della vita.

Abbiamo iniziato con ciò che sappiamo. Sulla terra, la fotosintesi – il processo attraverso il quale le piante producono energia – ha trasformato la nostra atmosfera da ricca di anidride carbonica a ricca di ossigeno molecolare. Questo perché le piante trasformano l'anidride carbonica e l'acqua in zuccheri e ossigeno usando la luce solare.

La presenza di ossigeno molecolare può quindi indicare la presenza di vita, soprattutto se si osserva insieme al metano (piante e batteri possono produrre metano). Se trovassimo anidride carbonica e metano insieme alla completa assenza di monossido di carbonio, questo potrebbe anche essere un segno di vita su altri pianeti. Questo è perché, per quanto ne sappiamo, ci sono modi in cui la vita può rilasciare molto metano in un'atmosfera ricca di anidride carbonica senza produrre anche molto monossido di carbonio.

Potrebbero esserci altre possibilità, anche - gli scienziati stanno esaminando tutte le possibili piccole molecole per identificare le biofirme a cui non abbiamo ancora pensato.

Il problema delle "zone abitabili"

Ma anche se sapessimo esattamente cosa cercare, dove dovremmo guardare? È impossibile scansionare l'intero cosmo alla ricerca della vita. Dobbiamo guardare ai singoli sistemi, una manciata alla volta.

Per poter ospitare la vita, un esopianeta deve essere alla giusta distanza da una stella affinché l'acqua liquida possa esistere stabilmente sulla sua superficie. La zona in cui questo criterio è soddisfatto è detta "zona abitabile". Se prendessimo una fiala di vita e la scaricassimo sulla superficie di un pianeta in questa zona, potrebbe sopravvivere. Quindi questi pianeti sono un buon posto per iniziare a cercare.

Però, questo non risolve la questione se la vita possa sorgere lì da sola. La vita come la conosciamo richiede una varietà di strutture molecolari che svolgono varie funzioni all'interno della cellula. Questi includono DNA, RNA, proteine ​​e membrane cellulari, che sono costituiti da elementi costitutivi relativamente semplici (lipidi, nucleotidi e amminoacidi). Per molto tempo è stato un mistero da dove provenissero quegli elementi costitutivi, ma recentemente ci sono state importanti scoperte nel determinare come sono sorte sulla superficie della Terra primordiale.

Per esempio, luce ultravioletta sull'acido cianidrico (un composto chimico che esiste in natura) nell'acqua, insieme a uno ione caricato negativamente (un atomo che ha guadagnato elettroni) come il bisolfito, porta a zuccheri semplici.

L'acido cianidrico è abbondante nei "dischi protoplanetari" che formano i sistemi solari e nelle comete, e può formarsi sulla superficie di un pianeta per impatto. Il bisolfito sulla Terra probabilmente si è sviluppato dall'anidride solforosa dei vulcani assorbita dall'acqua, cosa che potrebbe accadere anche sugli esopianeti.

In determinati ambienti, con le giuste condizioni, l'acido cianidrico e uno ione caricato negativamente possono portare alla formazione di molti elementi costitutivi della vita in modo selettivo ea grandi concentrazioni. Ma le reazioni dipendono dall'avere la giusta quantità di luce UV. In assenza di luce, queste stesse molecole – acido cianidrico e bisolfito – reagiscono lentamente per formare prodotti che non portano ai mattoni della vita.

Zona di origine della vita

La velocità di queste reazioni alla luce e al buio può essere misurata in laboratorio, ed è quello che abbiamo fatto nel nostro nuovo studio. Il confronto di queste velocità ci ha permesso di delineare una "zona abiogenesi" (abiogenesi significa "origine della vita") – la regione alla giusta distanza da una stella per la chimica nella luce per superare la chimica nell'oscurità.

Per le stelle come il nostro sole, la zona di abiogenesi si sovrappone alla zona abitabile. Ma per le stelle più fredde, la storia è più complicata. Quando le stelle fredde sono inattive, la zona di abiogenesi è troppo vicina alla stella per sovrapporsi alla zona abitabile. Ma le star cool possono anche essere molto attive, producendo razzi grandi e frequenti. Questi bagliori sono sufficienti per guidare la chimica che porta ai mattoni della vita? Può essere possibile, ma molto più lavoro deve essere fatto per identificare con sicurezza i pianeti intorno a loro come adatti alla vita.

Abbiamo incrociato i nostri risultati con un catalogo di esopianeti conosciuti che sono classificati come nella zona abitabile per identificare quelli che sono pronti per la vita. Abbiamo trovato due candidati. Kepler-452b è il più piccolo esopianeta che conosciamo che risiede definitivamente sia nella zona abitabile che in quella di abiogenesi. Anche l'esopianeta Kepler-62e potrebbe trovarsi nella zona di abiogenesi, ma non è così probabile che sia roccioso.

Purtroppo entrambi questi esopianeti sono troppo lontani per essere indagati dal telescopio James Webb. Anche se non abbiamo trovato esopianeti nelle vicinanze sia nella zona abitabile che in quella di abiogenesi, stiamo scoprendo questi mondi a una velocità mozzafiato, con diverse migliaia già scoperte. Quindi potrebbe non passare molto tempo prima che lo facciamo. Per esempio, il Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) ha la possibilità di trovare più sistemi come Kepler-452b più vicini a casa. Fino ad allora, potremmo anche usare il metodo per sondare le lune attorno a pianeti gassosi giganti all'interno di zone abitabili per scoprire se sono pronte per la vita.

Anche se questo è eccitante, va notato che è molto difficile risolvere un problema sulla base di un singolo punto dati. Proprio adesso, La Terra è l'unico punto dati che abbiamo per la vita. Nel futuro, se troviamo più esempi di vita, concetti come la zona di abiogenesi possono essere utilizzati per testare le previsioni di diverse teorie sull'origine della vita e ottenere nuove informazioni su come è iniziata la vita sulla Terra e se avrebbe potuto iniziare in altro modo. Ma ovviamente sarà abbastanza sorprendente scoprire la vita da qualche parte al di fuori del nostro sistema solare.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.