Negli ultimi anni, il numero di pianeti extrasolari confermati è aumentato esponenzialmente. Al momento della stesura dell'articolo, un totale di 3, 777 esopianeti sono stati confermati in 2, 817 sistemi stellari, con altri 2, 737 candidati in attesa di conferma. Cosa c'è di più, il numero di pianeti terrestri (cioè rocciosi) è aumentato costantemente, aumentando la probabilità che gli astronomi trovino prove di vita oltre il nostro Sistema Solare.

Sfortunatamente, la tecnologia non esiste ancora per esplorare direttamente questi pianeti. Di conseguenza, gli scienziati sono costretti a cercare le cosiddette "firme biologiche, " una sostanza chimica o un elemento che è associato all'esistenza di una vita passata o presente. Secondo un nuovo studio di un team internazionale di ricercatori, un modo per cercare queste firme sarebbe esaminare il materiale espulso dalla superficie degli esopianeti durante un evento di impatto.

Lo studio - intitolato "Ricerca di biofirme in ejecta di impatto esoplanetario, " apparso recentemente in rete – è stato condotto da Gianni Cataldi, un ricercatore del Centro di astrobiologia dell'Università di Stoccolma. A lui si sono uniti scienziati del LESIA-Observatoire de Paris, il Southwest Research Institute (SwRI), il Royal Institute of Technology (KTH), e il Centro europeo di ricerca e tecnologia spaziale (ESA/ESTEC).

Come indicano nel loro studio, la maggior parte degli sforzi per caratterizzare le biosfere degli esopianeti si sono concentrati sulle atmosfere dei pianeti. Questo consiste nel cercare prove di gas che sono noti per essere essenziali per la vita qui sulla Terra, ad es. diossido di carbonio, azoto, ossigeno – così come l'acqua. Come ha detto Cataldi a Universe Today via e-mail:

"Sappiamo dalla Terra che la vita può avere un forte impatto sulla composizione dell'atmosfera. Ad esempio, tutto l'ossigeno nella nostra atmosfera è di origine biologica. Anche, ossigeno e metano sono fortemente fuori equilibrio chimico a causa della presenza della vita. Attualmente, non è ancora possibile studiare la composizione atmosferica di esopianeti simili alla Terra, però, tale misurazione dovrebbe diventare possibile nel prossimo futuro. Così, le biofirme atmosferiche sono il modo più promettente per cercare la vita extraterrestre".

Però, Cataldi e i suoi colleghi hanno considerato la possibilità di caratterizzare l'abitabilità di un pianeta cercando segni di impatti ed esaminando i detriti. Uno dei vantaggi di questo approccio è che l'ejecta sfugge ai corpi a gravità inferiore, come pianeti rocciosi e lune, con la massima facilità. Le atmosfere di questi tipi di corpi sono anche molto difficili da caratterizzare, quindi questo metodo consentirebbe caratterizzazioni che altrimenti non sarebbero possibili.

E come ha indicato Cataldi, sarebbe anche complementare all'approccio atmosferico in vari modi:

"Primo, più piccolo è il pianeta extrasolare, più è difficile studiarne l'atmosfera. Anzi, gli esopianeti più piccoli producono quantità maggiori di ejecta in fuga perché la loro gravità superficiale è inferiore, rendendo più facile rilevare l'ejecta da esopianeti più piccoli. Secondo, quando si pensa alle firme biologiche nell'espulsione da impatto, pensiamo principalmente a certi minerali. Questo perché la vita può influenzare la mineralogia di un pianeta sia indirettamente (ad esempio modificando la composizione dell'atmosfera e permettendo così la formazione di nuovi minerali) sia direttamente (producendo minerali, per esempio. scheletri). Impact ejecta ci consentirebbe quindi di studiare un diverso tipo di biofirma, complementare alle firme atmosferiche."

Un altro vantaggio di questo metodo è il fatto che sfrutta gli studi esistenti che hanno esaminato gli impatti delle collisioni tra oggetti astronomici. Ad esempio, sono stati condotti numerosi studi che hanno tentato di porre dei vincoli all'impatto gigante che si ritiene abbia formato il sistema Terra-Luna 4,5 miliardi di anni fa (alias Giant Impact Hypothesis).

Mentre si pensa che tali collisioni giganti siano state comuni durante la fase finale della formazione del pianeta terrestre (durata per circa 100 milioni di anni), il team si è concentrato sugli impatti di corpi asteroidali o cometari, che si ritiene si verifichino durante l'intera vita di un sistema esoplanetario. Basandosi su questi studi, Cataldi e i suoi colleghi sono stati in grado di creare modelli per espulsi da esopianeti.

Come ha spiegato Cataldi, hanno usato i risultati della letteratura sui crateri da impatto per stimare la quantità di materiale espulso creato. Per stimare la potenza del segnale dei dischi di polvere circumstellare creati dall'ejecta, hanno usato i risultati della letteratura sui dischi di detriti (cioè analoghi extrasolari della fascia principale di asteroidi del sistema solare). Alla fine, i risultati si sono rivelati piuttosto interessanti:

"Abbiamo scoperto che un impatto di un corpo di 20 km di diametro produce abbastanza polvere da essere rilevabile con gli attuali telescopi (per confronto, la dimensione dell'impattore che uccise i dinosauri 65 milioni di anni fa dovrebbe essere di circa 10 km). Però, studiare la composizione della polvere espulsa (es. ricerca di biosignature) non è alla portata degli attuali telescopi. In altre parole, con gli attuali telescopi, potremmo confermare la presenza di polvere espulsa, ma non studiarne la composizione."

In breve, studiare il materiale espulso dagli esopianeti è alla nostra portata e questo consentirebbe agli astronomi di essere in grado di caratterizzare la geologia di un esopianeta e quindi di porre vincoli più precisi alla sua potenziale abitabilità. Attualmente, gli astronomi sono costretti a fare ipotesi plausibili sulla composizione di un pianeta in base alle sue dimensioni e massa apparenti.

Sfortunatamente, attualmente non è possibile uno studio più dettagliato che possa determinare la presenza di biofirme nei materiali espulsi, e sarà molto difficile anche per i telescopi di prossima generazione come il James Webb Space Telescope (JWSB) o Darwin. Intanto, lo studio di ejecta da esopianeti presenta alcune possibilità molto interessanti quando si tratta di studi e caratterizzazione di esopianeti. Come ha indicato Cataldi:

"Studiando il materiale espulso da un evento di impatto, potremmo imparare qualcosa sulla geologia e sull'abitabilità dell'esopianeta e potenzialmente rilevare una biosfera. Il metodo è l'unico modo che conosco per accedere al sottosuolo di un esopianeta. In questo senso, l'impatto può essere visto come un esperimento di perforazione fornito dalla natura. Il nostro studio mostra che la polvere prodotta in un evento di impatto è in linea di principio rilevabile, e futuri telescopi potrebbero essere in grado di limitare la composizione della polvere, e quindi la composizione del pianeta."

Nei prossimi decenni, gli astronomi studieranno i pianeti extrasolari con strumenti di crescente sensibilità e potenza nella speranza di trovare indicazioni di vita. Ogni probabilità, la capacità di discernere la presenza di biofirme nei detriti creati da impatti di asteroidi coinciderà con la capacità di trovarli nelle atmosfere degli esopianeti.

Con questi due metodi combinati, gli scienziati potranno affermare con maggiore certezza che i pianeti lontani non solo sono in grado di sostenere la vita, ma lo stanno facendo attivamente.