La ricerca della vita su altri pianeti ha ricevuto un grande impulso dopo che gli scienziati hanno rivelato le firme spettrali di quasi 1000 molecole atmosferiche che potrebbero essere coinvolte nella produzione o nel consumo di fosfina, ha rivelato uno studio condotto dall'UNSW Sydney.

Gli scienziati hanno a lungo ipotizzato che la fosfina, un composto chimico costituito da un atomo di fosforo circondato da tre atomi di idrogeno (PH3), possa indicare prove di vita se trovata nelle atmosfere di piccoli pianeti rocciosi come il nostro, dove è prodotto dall'attività biologica dei batteri.

Quindi, quando un team internazionale di scienziati l'anno scorso ha affermato di aver rilevato fosfina nell'atmosfera di Venere, ha sollevato la prospettiva allettante della prima prova di vita su un altro pianeta, anche se primitivo, varietà unicellulare.

Ma non tutti erano convinti, con alcuni scienziati che si chiedevano se la fosfina nell'atmosfera di Venere fosse davvero prodotta dall'attività biologica, o se è stata rilevata la fosfina.

Ora una squadra internazionale, guidato dagli scienziati dell'UNSW Sydney, ha dato un contributo fondamentale a questa ea qualsiasi futura ricerca di vita su altri pianeti, dimostrando come un rilevamento iniziale di una potenziale biofirma debba essere seguito da ricerche di molecole correlate.

In un articolo pubblicato oggi sulla rivista Frontiere nell'astronomia e nelle scienze spaziali , hanno descritto come il team ha utilizzato algoritmi informatici per produrre un database di codici a barre spettrali a infrarossi approssimativi per 958 specie molecolari contenenti fosforo.

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Come spiega la dott.ssa Laura McKemmish della UNSW School of Chemistry, quando gli scienziati cercano prove di vita su altri pianeti, non hanno bisogno di andare nello spazio, possono semplicemente puntare un telescopio sul pianeta in questione.

"Per identificare la vita su un pianeta, abbiamo bisogno di dati spettrali, " lei dice.

"Con i giusti dati spettrali, la luce di un pianeta può dirti quali molecole ci sono nell'atmosfera del pianeta."

Il fosforo è un elemento essenziale per la vita, eppure fino ad ora, lei dice, gli astronomi potevano cercare solo una molecola poliatomica contenente fosforo, fosfina.

"La fosfina è una biofirma molto promettente perché è prodotta solo in piccole concentrazioni da processi naturali. Tuttavia, se non riusciamo a rintracciare come viene prodotto o consumato, non possiamo rispondere alla domanda se sia una chimica insolita o piccoli uomini verdi che producono fosfina su un pianeta, " dice il dottor McKemmish.

Per fornire spunti, Il Dr. McKemmish ha riunito un grande team interdisciplinare per capire come si comporta chimicamente il fosforo, biologicamente e geologicamente e chiedersi come questo possa essere studiato a distanza attraverso le sole molecole atmosferiche.

"La cosa fantastica di questo studio è che ha riunito scienziati di campi disparati:chimica, biologia, geologia - per rispondere a queste domande fondamentali sulla ricerca della vita altrove a cui un campo da solo non potrebbe rispondere, " dice l'astrobiologo e coautore dello studio, Professore associato Brendan Burns.

Il dottor McKemmish continua:"All'inizio, abbiamo cercato quali molecole contenenti fosforo - quelle che abbiamo chiamato molecole P - sono più importanti nelle atmosfere, ma si scopre che si sa molto poco. Quindi abbiamo deciso di esaminare un gran numero di molecole P che potrebbero essere trovate nella fase gassosa che altrimenti non sarebbero rilevate dai telescopi sensibili alla luce infrarossa".

I dati dei codici a barre per nuove specie molecolari vengono normalmente prodotti per una molecola alla volta, Il dottor McKemmish dice, un processo che spesso richiede anni. Ma il team coinvolto in questa ricerca ha usato quella che lei chiama "chimica quantistica computazionale ad alto rendimento" per prevedere gli spettri di 958 molecole entro solo un paio di settimane.

"Sebbene questo nuovo set di dati non abbia ancora la precisione per consentire nuovi rilevamenti, può aiutare a prevenire errori di assegnazione evidenziando il potenziale per più specie molecolari con codici a barre spettrali simili, ad esempio a bassa risoluzione con alcuni telescopi, acqua e alcol potrebbero essere indistinguibili."

"I dati possono essere utilizzati anche per classificare la facilità di rilevamento di una molecola. Ad esempio, controintuitivamente, gli astronomi alieni che guardano la Terra troverebbero molto più facile rilevare lo 0,04% di CO ₂ nella nostra atmosfera rispetto al 20% di O ₂ . Questo perché CO ₂ assorbe la luce molto più fortemente di O ₂ - questo è in realtà ciò che provoca l'effetto serra sulla Terra."

La vita sugli esopianeti

Indipendentemente dagli esiti del dibattito sull'esistenza della fosfina nell'atmosfera di Venere e sui potenziali segni di vita sul pianeta, questa recente aggiunta alla conoscenza di ciò che può essere rilevato utilizzando i telescopi sarà importante nel rilevamento di potenziali segni di vita su esopianeti, pianeti in altri sistemi solari.

"L'unico modo per poter guardare gli esopianeti e vedere se c'è vita è usare i dati spettrali raccolti dai telescopi:questo è il nostro unico strumento, " dice il dottor McKemmish.

"Il nostro documento fornisce un nuovo approccio scientifico per dare seguito alla rilevazione di potenziali biofirme e ha rilevanza per lo studio dell'astrochimica all'interno e all'esterno del Sistema Solare, " afferma il Dr. McKemmish. "Ulteriori studi miglioreranno rapidamente l'accuratezza dei dati e amplieranno la gamma di molecole considerate, spianando la strada al suo utilizzo in futuri rilevamenti e identificazioni di molecole".

La dottoressa Chenoa Tremblay, co-autrice e astronoma del CSIRO, afferma che il contributo del team sarà vantaggioso poiché nel prossimo futuro saranno disponibili telescopi più potenti.

"Questa informazione è arrivata in un momento critico per l'astronomia, " lei dice.

"Un nuovo telescopio a infrarossi chiamato James Web Space Telescope dovrebbe essere lanciato entro la fine dell'anno e sarà molto più sensibile e coprirà più lunghezze d'onda rispetto ai suoi predecessori come l'Herschel Space Observatory. Avremo bisogno di queste informazioni a un ritmo molto rapido per identificare nuove molecole nei dati."

Dice che sebbene il lavoro del team si sia concentrato sui movimenti vibrazionali delle molecole rilevate con telescopi sensibili alla luce infrarossa, stanno attualmente lavorando per estendere la tecnica anche alle lunghezze d'onda radio.

"Questo sarà importante per i telescopi attuali e nuovi come il prossimo Square Kilometer Array da costruire nell'Australia occidentale".