Se potessimo rilevare una firma biologica chiara e inequivocabile anche solo su uno delle migliaia di esopianeti che conosciamo, sarebbe un momento enorme e rivoluzionario per l’umanità. Ma è estremamente difficile. Semplicemente non siamo in una posizione in cui possiamo essere certi che ciò che stiamo rilevando significhi ciò che pensiamo o addirittura speriamo che faccia.
Ma cosa succederebbe se esaminassimo molti mondi potenziali contemporaneamente?
Sono le supposizioni che ci affliggono. Ogni sostanza chimica che rileviamo nell’atmosfera di un esopianeta, anche con il potente JWST, è accompagnata da una serie di ipotesi. Semplicemente non ne sappiamo ancora abbastanza perché le cose possano andare diversamente. Ciò ci mette in una posizione difficile, considerando l'entità della domanda a cui stiamo cercando di rispondere:esiste vita oltre la Terra?
"Un obiettivo fondamentale dell'astrobiologia è individuare la vita al di fuori della Terra", scrivono gli autori di un nuovo articolo. Si intitola "An Agnostic Biosignature Based on Modeling Panspermia and Terraformation" ed è disponibile sul sito di prestampa arXiv . Gli autori sono Harrison B. Smith e Lana Sinapayen. Smith proviene dall'Earth-Life Science Institute presso il Tokyo Institute of Technology in Giappone, mentre Sinapayen proviene dai Sony Computer Science Laboratories di Kyoto, in Giappone.
L'obiettivo fondamentale a cui danno voce la coppia di autori è difficile da raggiungere. "Questa si rivela una sfida eccezionale al di fuori del nostro sistema solare, dove devono essere fatte forti ipotesi su come la vita si manifesterebbe e interagirebbe con il suo pianeta", spiegano gli autori.
Sappiamo solo come funziona la biosfera terrestre e dobbiamo supporre quali somiglianze potrebbero esserci con altri pianeti. Non abbiamo alcun consenso su come le biosfere potrebbero funzionare. Non siamo del tutto ignoranti, poiché la chimica e la fisica rendono alcune cose possibili e altre impossibili. Ma non siamo un'autorità in materia di biosfere.
Gli scienziati sono piuttosto bravi a modellare le cose e a cercare di generare risposte utili, oltre a generare domande pertinenti a cui forse non avrebbero pensato senza modelli. In questo lavoro, la coppia di autori ha adottato un approccio diverso per comprendere la vita su altri mondi e gli sforzi che possiamo compiere per rilevarla.
"Qui esploriamo un modello di vita che si diffonde tra i sistemi planetari attraverso la panspermia e la terraformazione", scrivono gli autori. "Il nostro modello mostra che mentre la vita si propaga attraverso la galassia, emergono correlazioni tra le caratteristiche planetarie e la posizione e possono funzionare come una firma biologica agnostica su scala di popolazione."
La parola “agnostico” è fondamentale qui. Significa che mirano a rilevare una firma biologica indipendente dai presupposti con cui normalmente siamo gravati. "Questa firma biologica è agnostica perché è indipendente da forti ipotesi su qualsiasi particolare istanza di vita o caratteristica planetaria, concentrandosi su un'ipotesi specifica di cosa può fare la vita piuttosto che su cosa potrebbe essere", spiegano gli autori.
Questo approccio è diverso. Analizzano i pianeti in base alle caratteristiche osservate e poi li raggruppano in base a tali osservazioni. Quindi, esaminano l’estensione spaziale dei cluster stessi. Ciò porta a un modo per dare priorità ai singoli pianeti in base al loro potenziale di ospitare la vita.
La panspermia e la terraformazione svolgono un ruolo chiave. Sappiamo che le rocce possono viaggiare tra i mondi e questo si chiama litopanspermia. Potenti impatti su Marte sollevarono rocce nello spazio, alcune delle quali alla fine caddero sulla Terra. Se gli organismi dormienti come le spore potessero sopravvivere al viaggio, è almeno possibile che la vita possa diffondersi in questo modo.
La terraformazione è per la maggior parte autoesplicativa. È lo sforzo di progettare un mondo che sia più abitabile. Se là fuori ci sono altre civiltà tecnologiche e capaci di viaggiare nello spazio, un utile presupposto di lavoro è che alla fine terraformeranno altri mondi se durano abbastanza a lungo. In ogni caso, anche la vita non tecnologica può alterare intenzionalmente il proprio ambiente. (Siediti e guarda i castori qualche volta.)
Gli autori sottolineano un punto interessante riguardo alla panspermia e alla terraformazione. Sono entrambe cose che la vita già fa, in un certo senso. "In definitiva, i nostri postulati di panspermia e terraformazione sono semplicemente segni distintivi ben compresi della vita (proliferazione tramite replicazione e adattamento con feedback ambientale bidirezionale), intensificati su scala planetaria ed eseguiti su scala interstellare", scrivono.
Il modello degli autori mostra che il modo in cui i pianeti sono distribuiti attorno alle stelle, insieme alle loro altre caratteristiche, potrebbero essere la prova della vita senza nemmeno tentare di rilevare le biofirme chimiche. Questa è la parte agnostica del loro lavoro. È più potente della lotta di un pianeta alla volta per rilevare le biofirme, per quanto questo sforzo sia afflitto da supposizioni. I singoli pianeti con biofirme rilevate possono sempre essere spiegati da qualcosa di anomalo. Ma è più difficile farlo con questo metodo agnostico.
"Ipotizzare che la vita si diffonda attraverso la panspermia e la terraformazione ci permette di cercare biofirme rinunciando a qualsiasi forte ipotesi non solo sulle peculiarità della vita (ad esempio, il suo metabolismo) e sull'abitabilità planetaria (ad esempio, che richiede acqua liquida in superficie), ma anche sulla potenziale ampiezza della struttura e la complessità chimica alla base dei sistemi viventi," spiegano gli autori.
Siamo abituati a pensare a sostanze chimiche specifiche e ai tipi di atmosfere degli esopianeti per determinare la presenza di firme biologiche. Ma non è così che funziona. Questo modello è agnostico, quindi non riguarda in realtà biofirme chimiche specifiche. Si tratta più di modelli e gruppi che potremmo rilevare nelle popolazioni di pianeti che potrebbero segnalare la presenza di vita attraverso la panspermia e la terraformazione.
I pianeti terraformati possono essere identificati dal loro raggruppamento, affermano gli autori. Questo perché quando vengono terraformati, i pianeti devono riflettere il pianeta di origine.
Ci sono ostacoli a questo metodo che ne limitano l’utilità e l’implementazione. Secondo gli autori, è necessario identificare "... modi specifici in cui una migliore comprensione dei processi astrofisici e planetari migliorerebbe la nostra capacità di individuare la vita."
Ma anche senza ulteriori dettagli, il metodo è stimolante e creativo. Alla fine, il modello e il metodo degli autori portano a un nuovo modo di pensare alle gerarchie della vita e a come queste gerarchie potrebbero essere replicate su altri pianeti.
Se questo metodo verrà rafforzato e sviluppato maggiormente, chissà a cosa potrebbe portare?
Ulteriori informazioni: Harrison B. Smith et al, Una firma biologica agnostica basata sulla modellazione della panspermia e della terraformazione, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2403.14195
Informazioni sul giornale: arXiv
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