Ma negli anni più recenti, e con il lancio del James Webb Space Telescope (JWST), il campo è passato alla caratterizzazione. In questo processo, gli scienziati si affidano agli spettri di emissione delle atmosfere degli esopianeti per cercare le firme chimiche che associamo alla vita (firme biologiche).

Tuttavia, c'è qualche controversia riguardo al tipo di firme che gli scienziati dovrebbero cercare. In sostanza, l'astrobiologia utilizza la vita sulla Terra come modello quando cerca indicazioni sulla vita extraterrestre, proprio come i cacciatori di pianeti extrasolari utilizzano la Terra come standard per misurare l'"abitabilità".

Ma come hanno sottolineato molti scienziati, la vita sulla Terra e il suo ambiente naturale si sono evoluti considerevolmente nel corso del tempo. In un recente articolo pubblicato su arXiv server di prestampa, un team internazionale ha dimostrato come gli astrobiologi potrebbero cercare la vita su TRAPPIST-1e basandosi su ciò che esisteva sulla Terra miliardi di anni fa.

Il team era composto da astronomi e astrobiologi del Global Systems Institute e dei dipartimenti di fisica e astronomia, matematica e statistica e scienze naturali dell'Università di Exeter. A loro si sono uniti ricercatori della School of Earth and Ocean Sciences dell'Università di Victoria e del Museo di storia naturale di Londra.

L'articolo che descrive le loro scoperte, "Biosignatures from pre-oxygen photosynthesizing life on TRAPPIST-1e", sarà pubblicato negli Monthly Notice of the Royal Astronomical Society .

Il sistema TRAPPIST-1 è stato al centro dell’attenzione da quando gli astronomi hanno confermato la presenza di tre esopianeti nel 2016, che sono cresciuti fino a sette l’anno successivo. Essendo uno dei tanti sistemi con una stella madre di piccola massa e più fredda di tipo M (nana rossa), ci sono domande irrisolte sulla possibilità che qualcuno dei suoi pianeti possa essere abitabile. Gran parte di ciò riguarda la natura variabile e instabile delle nane rosse, che sono soggette ad attività di brillamento e potrebbero non produrre abbastanza fotoni necessari per alimentare la fotosintesi.

Con così tanti pianeti rocciosi trovati in orbita attorno ai soli nani rossi, incluso l’esopianeta più vicino al nostro sistema solare (Proxima b), molti astronomi ritengono che questi sistemi sarebbero il luogo ideale per cercare vita extraterrestre. Allo stesso tempo, hanno anche sottolineato che questi pianeti dovrebbero avere atmosfere spesse, campi magnetici intrinseci, sufficienti meccanismi di trasferimento del calore o tutto quanto sopra. Determinare se gli esopianeti hanno questi prerequisiti per la vita è qualcosa che il JWST e altri telescopi di prossima generazione, come l'ELT (Extremely Large Telescope) proposto dall'ESO, dovrebbero consentire.

Ma anche con questi e altri strumenti di prossima generazione, c’è ancora la questione di quali biofirme dovremmo cercare. Come notato, il nostro pianeta, la sua atmosfera e tutta la vita come la conosciamo si sono evoluti considerevolmente negli ultimi 4 miliardi di anni. Durante l'Eone Archeano (da circa 4 a 2,5 miliardi di anni fa), l'atmosfera terrestre era composta prevalentemente da anidride carbonica, metano e gas vulcanici, ed esistevano poco più che microrganismi anaerobici. Solo negli ultimi 1,62 miliardi di anni è apparsa la prima vita multicellulare che si è evoluta fino alla complessità attuale.

Inoltre, il numero di passaggi evolutivi (e la loro potenziale difficoltà) necessari per raggiungere livelli di complessità più elevati significa che molti pianeti potrebbero non sviluppare mai una vita complessa. Ciò è coerente con l’ipotesi del Grande Filtro, la quale afferma che mentre la vita può essere comune nell’universo, la vita avanzata potrebbe non esserlo. Di conseguenza, semplici biosfere microbiche simili a quelle esistenti durante l'Archeano potrebbero essere le più comuni. La chiave, quindi, è condurre ricerche in grado di isolare le biofirme coerenti con la vita primitiva e le condizioni comuni alla Terra miliardi di anni fa.

Come ha spiegato a Universe Today via e-mail il dottor Jake Eager-Nash, ricercatore post-dottorato presso l'Università di Victoria e autore principale dello studio:

"Penso che la storia della Terra fornisca molti esempi di come potrebbero apparire gli esopianeti abitati, ed è importante comprendere le biofirme nel contesto della storia della Terra poiché non abbiamo altri esempi di come sarebbe la vita su altri pianeti. Durante l'Archeano, quando Si ritiene che la vita sia emersa per la prima volta, ci fu un periodo fino a circa un miliardo di anni prima che la fotosintesi produttrice di ossigeno si evolvesse e diventasse il produttore primario dominante, le concentrazioni di ossigeno erano davvero basse Quindi, se i pianeti abitati seguono una traiettoria simile verso la Terra, loro potrebbe trascorrere molto tempo in un periodo come questo senza biofirme di ossigeno e ozono, quindi è importante capire come appaiono le biofirme di tipo Archeano."

Per il loro studio, il team ha creato un modello che considerava le condizioni simili a quelle dell’Archeano e il modo in cui la presenza delle prime forme di vita avrebbe consumato alcuni elementi aggiungendone altri. Ciò ha prodotto un modello in cui i batteri semplici che vivono negli oceani consumano molecole come idrogeno (H) o monossido di carbonio (CO), creando carboidrati come fonte di energia e metano (CH₄ ) come rifiuti. Hanno poi considerato il modo in cui i gas verrebbero scambiati tra l'oceano e l'atmosfera, portando a concentrazioni inferiori di H e CO e maggiori concentrazioni di CH₄ . Ha detto Eager-Nash:

"Si ritiene che le biofirme di tipo archeano richiedano la presenza di metano, anidride carbonica e vapore acqueo, così come l'assenza di monossido di carbonio. Questo perché il vapore acqueo dà un'indicazione che c'è acqua, mentre un'atmosfera con entrambi metano e monossido di carbonio indicano che l'atmosfera è in disequilibrio, il che significa che entrambe queste specie non dovrebbero coesistere nell'atmosfera poiché la chimica atmosferica convertirebbe l'una nell'altra, a meno che non ci sia qualcosa, come la vita, che mantenga questo disequilibrio . L'assenza di monossido di carbonio è importante poiché si pensa che la vita evolverebbe rapidamente un modo per consumare questa fonte di energia."

Quando la concentrazione di gas nell’atmosfera è maggiore, il gas si dissolve nell’oceano, reintegrando l’idrogeno e il monossido di carbonio consumati dalle forme di vita semplici. Man mano che i livelli di metano prodotto biologicamente aumentano nell’oceano, verrà rilasciato nell’atmosfera, dove si verificano ulteriori sostanze chimiche e diversi gas verranno trasportati in tutto il pianeta. Da ciò, il team ha ottenuto una composizione complessiva dell'atmosfera per prevedere quali biofirme potrebbero essere rilevate.

"Ciò che scopriamo è che è probabile che il monossido di carbonio sia presente nell'atmosfera di un pianeta simile all'Archeano in orbita attorno a un M-Dwarf", ha affermato Eager-Nash. "Questo perché la stella ospite guida la chimica che porta a concentrazioni più elevate di monossido di carbonio rispetto a un pianeta in orbita attorno al sole, anche quando questo [composto] consuma la vita."

Per anni, gli scienziati hanno considerato come estendere una zona abitabile circumsolare (CHZ) per includere condizioni simili a quelle terrestri di periodi geologici precedenti. Allo stesso modo, gli astrobiologi hanno lavorato per gettare una rete più ampia sui tipi di biofirme associate a forme di vita più antiche (come gli organismi fotosintetici della retina). In questo ultimo studio, Eager-Nash e i suoi colleghi hanno stabilito una serie di biofirme (acqua, monossido di carbonio e metano) che potrebbero portare alla scoperta della vita su pianeti rocciosi dell'era Archeana in orbita attorno a soli simili al sole e nane rosse. /P>

Ulteriori informazioni: Jake K. Eager-Nash et al, Biofirme dalla vita che effettua la fotosintesi pre-ossigeno su TRAPPIST-1e, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2404.11611

Informazioni sul giornale: arXiv , Avvisi mensili della Royal Astronomical Society

Fornito da Universe Today