La Terra è un pianeta molto speciale. È l'unico corpo celeste del sistema solare su cui sappiamo che esiste la vita. Potrebbe esserci vita su altri pianeti o lune? Marte è sempre il primo menzionato in questo contesto; ha molte proprietà in comune con la Terra, e nel suo passato geologico l'acqua scorreva anche sulla sua superficie. Oggi, però, le condizioni su Marte sono così estreme che è difficile immaginare che organismi come quelli che si trovano sulla Terra possano sopravvivere su quel freddo e arido pianeta desertico. Uno degli obiettivi dell'esperimento coordinato dal DLR BIOMEX (BIology and Mars EXperiment) sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) era scoprire se questo fosse davvero possibile. I risultati sono ora disponibili.

Un risultato chiave è che, infatti, molte sostanze e strutture biologiche terrestri sono molto resistenti. Sono sopravvissuti a condizioni ambientali molto difficili durante uno stress test di 18 mesi nello spazio. I test hanno coinvolto campioni di diversi organismi come batteri, alghe, licheni e funghi esposti al vuoto, intense radiazioni ultraviolette e variazioni estreme di temperatura all'esterno della ISS per un totale di 533 giorni. L'astrobiologo Jean-Pierre Paul de Vera del DLR Institute of Planetary Research di Berlino-Adlershof, il responsabile della gestione scientifica di BIOMEX, era impressionato. "Alcuni degli organismi e delle biomolecole hanno mostrato un'enorme resistenza alle radiazioni nello spazio esterno e sono effettivamente tornati sulla Terra come "sopravvissuti" dallo spazio, " ha osservato. "Tra l'altro, abbiamo studiato archaea, che sono microrganismi unicellulari che esistono sulla Terra da oltre tre miliardi e mezzo di anni, vivere in acqua di mare salata. I nostri "soggetti di prova" sono loro parenti che sono stati isolati nel permafrost artico. Sono sopravvissuti in condizioni spaziali e sono rilevabili anche con i nostri strumenti. Tali organismi unicellulari potrebbero essere candidati per forme di vita che potrebbero essere trovate su Marte".

La vita su Marte non sembra impossibile

Con questo risultato, l'obiettivo principale dell'esperimento è stato raggiunto; in linea di principio, gli esseri viventi che esistono sulla Terra in condizioni ambientali estreme - i cosiddetti "estremofili" - sembrano essere in grado di esistere anche su Marte. "Certo, questo non significa che la vita esista davvero su Marte, " De Vera si affretta a notare. "Ma la ricerca della vita è più che mai la forza trainante più forte per la prossima generazione di missioni su Marte".

L'esistenza di almeno forme di vita molto semplici su Marte – negli ultimi quattro miliardi e mezzo di anni della storia del pianeta o anche adesso – è in linea di principio concepibile per l'astrobiologo DLR de Vera e i suoi colleghi. Però, fino ad ora, non è stata trovata alcuna prova della vita su Marte. I veicoli spaziali orbitanti e i laboratori mobili sulla superficie marziana hanno dimostrato che esistono ancora importanti prerequisiti per la vita:un'atmosfera, elementi come il carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, zolfo e fosforo, e anche l'acqua, almeno sotto forma di ghiaccio. Ma i rivelatori dei ricercatori su Marte non hanno ancora registrato la vita stessa o i suoi prodotti metabolici.

I risultati di BIOMEX rafforzano anche un'ipotesi che è stata intensamente dibattuta tra gli scienziati per decenni ed è rilevante per la questione di come la vita sia arrivata sulla Terra 3,8 miliardi di anni fa. La teoria della panspermia suggerisce che gli organismi esistessero su Marte all'inizio della sua storia, e furono lanciati dal pianeta da un impatto di un asteroide dentro o su rocce espulse e trasportati nel sistema solare interno. Là, alcune delle rocce si scontrarono con la Terra come meteoriti, dove gli organismi che contenevano continuavano ad evolversi.

Vuoto, radiazioni ultraviolette, calore, freddo – BIOMEX come stress test per i microrganismi

Per l'esperimento BIOMEX, il 18 agosto 2014, I cosmonauti russi Alexander Skvortsov e Oleg Artemyev hanno collocato diverse centinaia di campioni in un contenitore per esperimenti all'esterno del modulo russo ISS 'Zvezda'. I contenitori, aperto all'ambiente spaziale circostante, ospitava organismi terrestri primitivi come muschi, licheni, fungo, batteri, archaea ("batteri primordiali") e alghe, così come le membrane cellulari e i pigmenti. Alcuni erano incorporati, tra l'altro, terreni marziani simulati con un'atmosfera artificiale di Marte. Il 22 ottobre 2014, i cosmonauti Maxim Suraev e Aleksandr Samokutyayev hanno rimosso la copertura protettiva. Da allora in poi, i campioni sono stati permanentemente esposti alle dure condizioni dello spazio:un vuoto con grandi variazioni di temperatura e intense radiazioni ultraviolette. "Di nuovo, l'ISS ha fornito le condizioni ideali per un esperimento che poteva essere condotto solo in condizioni spaziali, " ha spiegato de Vera.

Il 3 febbraio 2016, il coperchio è stato rimesso sul contenitore dai cosmonauti Yuri Malenchenko e Sergei Volkov durante una terza passeggiata spaziale, e i campioni sono stati riportati nella stazione spaziale. Il 18 giugno 2016, sono stati riportati sulla Terra con l'astronauta dell'ESA Tim Peake a bordo di una navicella spaziale Soyuz. Successivamente, l'esperimento è stato trasferito da Baikonur (Kazakistan) al sito DLR di Colonia, e gli scienziati di BIOMEX presso 30 istituti di ricerca in 12 paesi in tre continenti hanno esaminato i singoli campioni. Dal 27 al 29 marzo 2019, DLR a Berlino presenterà il rapporto finale di BIOMEX con tutti i risultati in una conferenza scientifica. Ad oggi, 42 articoli sottoposti a revisione paritaria sono stati pubblicati su riviste specializzate. Il famoso giornale Astrobiologia a febbraio ha dedicato un numero speciale a BIOMEX (Vol. 19, problema 2, 2019).

Nuovi sensori potrebbero scoprire i prodotti metabolici degli organismi

Gli strumenti nelle future missioni sulla superficie marziana potrebbero misurare i prodotti metabolici oi costituenti cellulari prodotti da microrganismi come gli archaea. Questo rappresenta il raggiungimento di un altro obiettivo dell'esperimento BIOMEX. Il DLR Institute of Optical Sensor Systems, con sede a Berlino, in collaborazione con l'Istituto di Ricerche Planetarie, utilizza metodi di rilevamento che non richiedono la preparazione del campione per identificare i materiali sopra menzionati. Uno di questi metodi è la spettroscopia Raman. "Con la spettroscopia Raman, possiamo esaminare campioni sulla superficie marziana da un rover sia in modo non distruttivo che senza dover entrare in contatto con loro, " spiega Ute Böttger del DLR Institute of Optical Sensor Systems. "I raggi laser (ad alta energia, luce concentrata) fanno vibrare le molecole. Molecole diverse hanno modelli vibrazionali diversi che possono essere utilizzati come un'impronta digitale distintiva per identificare molecole e strutture cristalline".

I risultati di BIOMEX non sono solo un passo avanti nella ricerca della vita su Marte. Servono anche a definire le "firme biologiche" nello spazio e ad espandere le basi di un database che servirà come base per la ricerca della vita nel sistema solare. missioni future, come la missione ExoMars prevista dall'Agenzia Spaziale Europea (ESA) per il 2020, beneficerà in modo significativo di questi dati. Saranno un importante aiuto nell'identificazione e classificazione dei segnali osservati da ExoMars 2020, o quelli ottenuti da navicelle spaziali da altri corpi celesti. Per esempio, tracce di metano sono state rilevate nelle fontane ghiacciate della luna di Saturno Encelado. Qui, così come sotto le croste ghiacciate delle lune di Giove Europa e Ganimede, è probabile che vi siano notevoli quantità di acqua in cui primitiva, potrebbero essersi originati organismi unicellulari.

L'esperimento BIOMEX

BIOMEX era uno dei quattro esperimenti di EXPOSE-R2 (la R sta per la versione russa della piattaforma di esposizione, il 2 per il secondo esperimento del genere). Gli altri erano il BOSS, Esperimenti PSS e IBMP. BIOMEX è stato realizzato congiuntamente dall'ESA e dall'agenzia spaziale russa Roscosmos. "L'ISS offriva le condizioni ideali per un esperimento che doveva essere condotto in condizioni spaziali, " ha osservato de Vera. Parallelamente all'esperimento BIOMEX nella sua orbita alta 400 chilometri, sono stati condotti esperimenti selezionati, utilizzando configurazioni sperimentali identiche a quelle nello spazio, nella camera di simulazione di Marte presso il DLR Institute of Planetary Research e in una camera di simulazione spaziale presso il DLR Institute of Aerospace Medicine di Colonia. Così, "campioni di controllo" sono stati creati per l'esperimento e la sua valutazione scientifica.

BIOMEX, il "Biology and Mars Experiment" di ESA/Roscosmos, si è svolto sulla ISS dal 2014 al 2016. L'esperimento è stato coordinato e diretto dal DLR Institute of Planetary Research. Sono stati coinvolti anche gli istituti DLR di medicina aerospaziale e sistemi di sensori ottici. In Germania, l'Istituto Robert Koch, l'Università Tecnica e il Museo di Storia Naturale di Berlino, l'Università di Scienze Applicate di Wildau, l'Istituto Fraunhofer per la terapia cellulare e l'immunologia, Anche il Centro di ricerca tedesco per le geoscienze GFZ di Potsdam e l'Università Heinrich-Heine di Düsseldorf sono stati coinvolti nell'implementazione e nella valutazione.