Gli scienziati potrebbero dover ripensare alle loro stime su quanti pianeti al di fuori del nostro sistema solare potrebbero ospitare una ricca diversità di vita.

In un nuovo studio, un team guidato dall'UC Riverside ha scoperto che un accumulo di gas tossici nelle atmosfere della maggior parte dei pianeti li rende inadatti alla vita complessa come la conosciamo.

Tradizionalmente, gran parte della ricerca di vita extraterrestre si è concentrata su quella che gli scienziati chiamano la "zona abitabile, " definito come l'intervallo di distanze da una stella abbastanza calda da consentire l'esistenza di acqua liquida sulla superficie di un pianeta. Questa descrizione funziona per le basi, microbi unicellulari, ma non per creature complesse come gli animali, che includono di tutto, dalle semplici spugne agli umani.

Il lavoro di squadra, pubblicato oggi su The Giornale Astrofisico , mostra che tenere conto dei livelli previsti di alcuni gas tossici restringe la zona sicura per la vita complessa di almeno la metà e in alcuni casi la elimina del tutto.

"Questa è la prima volta che i limiti fisiologici della vita sulla Terra sono stati considerati per prevedere la distribuzione della vita complessa altrove nell'universo, " disse Timothy Lyons, uno dei coautori dello studio, un illustre professore di biogeochimica nel Dipartimento di Scienze della Terra e Planetarie dell'UCR, e direttore del Centro di astrobiologia delle terre alternative, che ha patrocinato il progetto.

"Immagina una 'zona abitabile per la vita complessa' definita come una zona sicura in cui sarebbe plausibile supportare ecosistemi ricchi come quelli che troviamo oggi sulla Terra, "Ha spiegato Lyons. "I nostri risultati indicano che ecosistemi complessi come il nostro non possono esistere nella maggior parte delle regioni della zona abitabile come tradizionalmente definita".

Utilizzando modelli informatici per studiare il clima atmosferico e la fotochimica su una varietà di pianeti, il team ha prima preso in considerazione l'anidride carbonica. Qualsiasi subacqueo sa che una quantità eccessiva di questo gas nel corpo può essere mortale. Ma i pianeti troppo lontani dalla stella ospite richiedono anidride carbonica, un potente gas serra, per mantenere le temperature sopra lo zero. Terra inclusa.

"Per sostenere l'acqua liquida al limite esterno della zona abitabile convenzionale, un pianeta avrebbe bisogno di decine di migliaia di volte più anidride carbonica di quella che ha la Terra oggi, " disse Edward Schwieterman, l'autore principale dello studio e un borsista del programma post-dottorato della NASA che lavora con Lyons. "Questo è ben oltre i livelli noti per essere tossici per la vita umana e animale sulla Terra".

Il nuovo studio conclude che la sola tossicità dell'anidride carbonica limita la vita animale semplice a non più della metà della zona abitabile tradizionale. Per gli umani e altri animali di ordine superiore, che sono più sensibili, la zona sicura si riduce a meno di un terzo di quell'area.

Inoltre, non esiste alcuna zona sicura per certe stelle, compresi due dei vicini più prossimi del sole, Proxima Centauri e TRAPPIST-1. Il tipo e l'intensità della radiazione ultravioletta che questi dispositivi di raffreddamento, l'emissione di stelle più deboli può portare ad alte concentrazioni di monossido di carbonio, un altro gas mortale. Il monossido di carbonio si lega all'emoglobina nel sangue animale, il composto che trasporta l'ossigeno attraverso il corpo. Anche piccole quantità possono causare la morte delle cellule del corpo per mancanza di ossigeno.

Il monossido di carbonio non può accumularsi sulla Terra perché il nostro più caldo, il sole più luminoso guida le reazioni chimiche nell'atmosfera che lo distruggono rapidamente. Sebbene il team abbia recentemente concluso che le biosfere microbiche potrebbero prosperare su un pianeta con abbondante monossido di carbonio, Schwieterman ha sottolineato che "questi non sarebbero certamente buoni posti per la vita umana o animale come la conosciamo sulla Terra".

Gli scienziati hanno confermato quasi 4, 000 pianeti orbitanti attorno a stelle diverse dal sole, ma nessuno di loro sarà visitabile di persona. Sono semplicemente troppo lontani. Il più vicino è Proxima Centauri b, che richiederebbe 54, 400 anni per raggiungere l'attuale veicolo spaziale. L'utilizzo di telescopi per rilevare l'abbondanza di determinati gas nelle loro atmosfere è uno degli unici modi per studiare questi cosiddetti esopianeti.

"Le nostre scoperte forniscono un modo per decidere quale di questa miriade di pianeti dovremmo osservare in modo più dettagliato, " ha detto Christopher Reinhard, un ex studente laureato dell'UCR ora assistente professore presso il Georgia Institute of Technology, coautore di questo studio, e co-leader del team Alternative Earths. "Potremmo identificare pianeti altrimenti abitabili con livelli di anidride carbonica o monossido di carbonio che sono probabilmente troppo alti per supportare la vita complessa".

I risultati del lavoro precedente del team stanno già informando le missioni spaziali di prossima generazione come il proposto Habitable Exoplanet Observatory della NASA. Per esempio, perché l'ossigeno è essenziale per la vita complessa sulla Terra e può essere rilevato a distanza, il team ha studiato quanto possa essere comune nelle atmosfere dei diversi pianeti.

Altro che Terra, nessun pianeta del nostro sistema solare ospita vita che può essere caratterizzata da lontano. Se la vita esiste altrove nel sistema solare, Schwieterman ha spiegato, è profondo al di sotto di una superficie rocciosa o ghiacciata. Così, gli esopianeti potrebbero essere la nostra migliore speranza per trovare mondi abitabili più simili al nostro.

"Penso che mostrare quanto sia raro e speciale il nostro pianeta non fa che aumentare le ragioni per proteggerlo, " ha detto Schwieterman. "Per quanto ne sappiamo, La Terra è l'unico pianeta nell'universo che può sostenere la vita umana".