La vita come la conosciamo non è mai stata trovata da nessuna parte nel nostro sistema solare o nell'universo, altro che sulla Terra. Ma questo non significa necessariamente che non sia disponibile.

La missione Mars 2020 è la prima missione della NASA con un'esplicita componente di astrobiologia. Progettato per essere eseguito in più parti nel corso di decenni, Mars 2020 e le missioni correlate mirano a essere i primi a restituire campioni di un altro pianeta allo scopo di esaminarli alla ricerca di segni di vita.

Ma cosa sperano di trovare gli scienziati? Come faranno a sapere se o quando l'hanno trovata? Cosa significa per la vita sulla Terra se viene trovato qualcosa, e cosa significa se non lo è?

Per approfondimenti su queste domande, abbiamo parlato con Woody Fischer, professore di geobiologia e direttore associato del Caltech Center for Autonomous Systems and Technologies. Fischer studia antiche rocce sulla Terra alla ricerca di segni di vita antica.

Quali sono i principali modi in cui Marte è diverso dalla Terra, in termini di vita potenzialmente ospitante?

Ci sono molte cose che rendono Marte diverso, ma un grande è che non è tettonicamente attivo. In alcuni modi, Marte potrebbe essere persino più adatto della Terra per preservare le firme dei primi anni di vita. La Terra è tettonicamente attiva, quindi qualsiasi roccia dall'inizio della storia del pianeta, diciamo tre o quattro miliardi di anni fa, ora è stato sepolto ad alte temperature e pressioni, e quelle condizioni possono cancellare qualsiasi indizio sulla vita che potrebbe aver contenuto. La superficie marziana, d'altra parte, è relativamente invariato da processi superficiali come la tettonica o il potere erosivo dell'acqua. Se Marte ha ospitato la vita tre o quattro miliardi di anni fa, potrebbe essere la prova della prima vita nel sistema solare.

Sappiamo che Marte era molto più umido, e pensiamo che l'acqua sia una componente piuttosto critica per lo sviluppo e la prosperità della vita. Infatti, il sito di atterraggio del cratere Jezero per Marte 2020 è stato scelto perché un tempo ospitava un lago delle dimensioni del lago Tahoe. L'acqua funziona sulle rocce, li cambia, li altera dopo la loro deposizione. Ma ora Marte è asciutto. E la mancanza di acqua significa che si è verificata una minore alterazione. Marte potrebbe effettivamente darci una possibilità migliore della Terra per rispondere a domande su come era il sistema solare tre o quattro miliardi di anni fa.

Supponendo che il complesso processo di restituzione del campione riporti pezzi della superficie marziana sulla Terra, cosa cerchereste in questi campioni?

Certo, trovare un fossile scheletrico come quelli visti nei musei di storia naturale sulla Terra cambierebbe completamente il paradigma. Ma anticipiamo che se la vita fosse stata presente su Marte sarebbe stata microbica, e i microbi non lasciano spesso fossili scheletrici; rari record di microbi nel record di roccia della Terra sono filamenti e coccoidi che sono stati sepolti da minerali.

Conosciamo alcuni fattori che tendono ad essere buoni registratori dell'attività biologica:praticamente ovunque si stanno formando nuovi minerali come i sali di carbonato. Questi minerali possono modellare e incapsulare pezzi del loro ambiente mentre si formano e hanno preservato le informazioni fossili microbiche sulla Terra. Si ipotizza che i sali di carbonato si trovino nel cratere Jezero, quindi siamo molto interessati a raccogliere tutti i campioni di carbonati che troviamo per vedere se questi conservano le prove strutturali della vita. Cercheremmo anche composti organici di biomarcatori, che sono insiemi di molecole la cui produzione è altamente sfavorevole senza l'aiuto della biologia; molecole come il colesterolo nelle nostre cellule ne sono un esempio.

Ci sono un sacco di firme biologiche proposte. Molti non sono unici per la vita, o diagnostico della vita, ma certamente suggeriscilo, perché non possiamo pensare a un altro modo in cui potrebbero essere realizzati senza una cella.

Quali sono alcuni esempi di questo?

Prendi le stromatoliti:questi tessuti rocciosi bitorzoluti che sono stratificati in qualche modo come un biscotto traballante. Sulla terra, pensiamo che siano il residuo fossile di reti appiccicose di batteri chiamate stuoie microbiche. Le stuoie microbiche erano comunità biologiche incredibilmente importanti, anche prima che gli animali si evolvessero sul nostro pianeta. Per la maggior parte della storia della vita, il record è stromatoliti. Ma ci sono lacune nella nostra conoscenza di come sono fatti e potrebbero anche esserci intere classi di stromatoliti che risultano da processi di crescita dei minerali indipendenti dalla biologia. E se su Marte fosse stata trovata una struttura di stromatolite e non ci fossero ulteriori firme organiche? Cercare la vita su Marte potrebbe aiutarci a colmare le lacune nella nostra comprensione dei processi che avvengono sul nostro pianeta.

D'altra parte, conosciamo alcuni esempi del disco rock sulla Terra che potrebbero ingannarti. Se dovessi mostrarti una sezione sottile di certi tipi di roccia antica al microscopio, lo guarderesti e diresti, "Oh, quella è sicuramente una cella. Deve essere." E io direi, "No, in realtà so che questo proviene da una roccia metamorfica. Questo è stato creato a condizioni di temperatura e pressione che la vita non potrebbe raggiungere".

Qualcosa di eccitante per me è che i ricercatori hanno recentemente proposto di cercare le firme dei processi prebiotici, i processi fisici e chimici che sono le precondizioni per il sorgere della vita. È assolutamente chiaro dai nostri dati attuali che Marte ha ospitato ambienti abitabili, ma se fossero effettivamente abitati o meno è la domanda successiva. Un altro modo di porre questa domanda è, c'erano processi in quegli ambienti che forse erano i precursori di qualcosa che avrebbe potuto dare vita? C'è questa opportunità per dire, bene, forse Marte non è mai stato in vita, ma forse è iniziato lungo quella strada. Forse ha iniziato quel tipo di chimica prebiotica. Forse c'è una chimica eccitante che è avvenuta o sta accadendo negli ambienti di superficie su Marte, ma non ha mai preso vita.

Quali processi sono considerati precursori della vita?

Ci sono un sacco di idee parallele su quali tipi di ambienti e processi sono stati importanti per la genesi della vita. Ma sappiamo molto poco con certezza. E non puoi rispondere alla domanda oggi nei moderni ambienti terrestri perché la vita è onnipresente e può competere con tali processi prebiotici. Ma forse potresti vedere le prove di questi processi in un antico ambiente di Marte. Immagina se finiamo a Jezero su Marte e osserviamo che c'è un mucchio di materia organica e siamo in grado di caratterizzare parte di quella materia organica. E forse sembra che alcune delle cose che vengono realizzate in condizioni di laboratorio con una certa configurazione sperimentale, un sistema idrotermale, o un ambiente termale, o un lago alcalino.

C'è questa reale opportunità per noi di scoprire qualcosa di straordinario da Marte, ma anche scoprire qualcosa su Marte che diamo per scontato sulla Terra. Forse ci sono modi abiotici per generare alcuni dei materiali e delle trame che supponiamo siano prodotti dalla vita sulla Terra.

In che modo la comunità scientifica giungerebbe al consenso per dichiarare, "questo è un segno di vita passata?" Esiste una definizione ufficiale di "vita?"

Immaginiamo di trovare una stromatolite. Ci saranno persone nella squadra e fuori dalla squadra che saranno pronte a dichiarare la vittoria. "Questo è tutto, abbiamo trovato la vita." Ci sarà anche un gruppo di persone che diranno, "Bene, aspetta un secondo. Come facciamo a sapere che siamo così sicuri?"

Questo avanti e indietro avrà luogo, Penso, mentre scopriamo questi materiali. Quel tipo di dialogo sarà davvero importante durante questo processo.

La scienza è così sottile. È sempre una discussione del genere. Con ogni nuova osservazione e scoperta arriva la capacità di chiedere informazioni più dettagliate, più preciso, domanda. Attualmente, quando si parla di rilevamento della vita, ci sono sempre avvertimenti, e se-allora, e quel genere di cose. Non sempre lo traduciamo incredibilmente bene al pubblico. Ma penso che sarebbe un grosso problema poter dire, "Aspetto, stiamo vedendo materiali qui che associamo alla vita, e avremo il nostro lavoro da fare per testarlo in modo rigoroso, ma questo è più vicino di quanto non siamo mai stati a capire se la vita sia presente o meno su un pianeta diverso dal nostro".

In che modo la presenza della vita su Marte cambierà il modo in cui guardiamo alla vita sulla Terra?

Immagina di poter trovare segni di vita antica su Marte. La prossima cosa che vuoi vedere è se c'è vita che è sopravvissuta sul pianeta fino ai giorni nostri. Immagina di trovarlo anche noi. La prossima cosa che vuoi sapere è, è legato alla vita sulla Terra? Fino a che punto ci ricorda noi stessi o no? È un esperimento completamente diverso? Che si sia o meno evoluto indipendentemente su Marte, invece di far parte della panspermia - l'idea che la vita si sia in qualche modo diffusa in tutto il sistema solare su meteoriti o qualcosa del genere - è davvero interessante.

Vorremmo sapere quali sono i punti in comune tra la vita su Marte e la Terra. Come si riproduce la vita su Marte? Quali sono le regole per essere vivi?

Immagina di trovare qualcosa come una cella. Questo potrebbe dirti che la vita deve essere racchiusa in una membrana. In che modo queste cellule raccolgono energia? Per le cellule sulla Terra, solo tre o più tipi di energia:quelli nei legami fosfoanidride come nell'ATP [la molecola che fornisce energia per guidare i processi negli esseri viventi], reazioni redox, e gradienti chimici di membrana - sono mai stati usati, anche se forse ce ne sono stati altri in passato di cui non siamo a conoscenza. Era così anche per Marte? La vita lì ha trovato modi per attingere ad altre fonti di energia che la vita sulla Terra non ha?

Le domande che ne emergono si fanno davvero entusiasmanti, davvero veloce. E anche se la panspermia finisce per essere responsabile della vita sia sulla Terra che su Marte, quando è successo? Quel genere di cose sarebbe assolutamente affascinante da poter studiare. Forse potrebbero essere studiati insieme all'invio di persone su Marte, perché forse siamo a un decennio dal farlo. Nonostante gli enormi risultati tecnologici associati all'invio di un rover come Perseverance a Jezero Crater, il tipo di ricerca che puoi fare con una persona è ancora al di là di ciò che siamo in grado di realizzare con un rover.