Anche se la scienza degli esopianeti ha fatto notevoli progressi negli ultimi dieci o vent’anni, ci troviamo ancora in una situazione sfortunata. Gli scienziati possono solo fare ipotesi plausibili su quali esopianeti potrebbero essere abitabili. Anche il pianeta extrasolare più vicino è a quattro anni luce di distanza e, sebbene quattro sia un numero piccolo, la distanza è enorme.
Tuttavia, ciò non impedisce agli scienziati di provare a mettere insieme i pezzi.
Una delle domande più importanti nella scienza e nell’abitabilità degli esopianeti riguarda le nane rosse. Le nane rosse sono numerose e la ricerca mostra che ospitano moltitudini di pianeti. Mentre i giganti gassosi come Giove sono relativamente rari attorno alle nane rosse, gli altri pianeti non lo sono. I dati osservativi mostrano che circa il 40% delle nane rosse ospita pianeti super-Terre nelle loro zone abitabili.
Le nane rosse hanno alcune cose a loro favore quando si tratta di abitabilità degli esopianeti. Queste stelle di piccola massa hanno una durata di vita estremamente lunga, il che significa che la produzione di energia è stabile per lunghi periodi di tempo. Per quanto ne sappiamo, questo è un vantaggio per la potenziale abitabilità e l’evoluzione della vita complessa. La stabilità dà alla vita la possibilità di rispondere ai cambiamenti e persistere nelle proprie nicchie.
Ma le nane rosse hanno anche un lato oscuro:il flaring. Tutte le stelle brillano in una certa misura, anche il nostro sole. Ma il brillamento del Sole non è nemmeno allo stesso livello del brillamento della nana rossa. Le nane rosse possono brillare in modo così potente da raddoppiare la loro luminosità in un periodo di tempo molto breve. Esiste un modo in cui la vita potrebbe sopravvivere sui pianeti nani rossi?
Una nuova ricerca condotta da scienziati in Portogallo e Germania esamina questa domanda. Per testare l'idea dell'abitabilità dell'esopianeta nano rosso, i ricercatori hanno utilizzato un tipo comune di muffa e l'hanno sottoposto a radiazioni simulate di nana rossa, protette solo da un'atmosfera marziana simulata.
La ricerca è "Quanto sono abitabili gli esopianeti nani M? Modellazione delle condizioni superficiali ed esplorazione del ruolo delle melanine nella sopravvivenza delle spore di Aspergillus niger sotto radiazioni simili a quelle degli esopianeti". L'autore principale è Afonso Mota, un astrobiologo del Gruppo di ricerca sulla microbiologia aerospaziale dell'Istituto di medicina aerospaziale del Centro aerospaziale tedesco (DLR). L'articolo è stato inviato alla rivista Astrobiology ed è attualmente disponibile sul server di prestampa arXiv .
L'Aspergillus niger è onnipresente nel suolo ed è comunemente noto per la muffa nera che può causare su alcuni frutti e verdure. È anche un prolifico produttore di melanina. La melanina assorbe la luce in modo molto efficiente e, negli esseri umani, la melanina viene prodotta dall'esposizione ai raggi UV e scurisce la pelle. Le melanine sono molto diffuse in natura e gli estremofili le utilizzano per proteggersi. La melanina può dissipare fino al 99,9% dei raggi UV assorbiti. Gli scienziati ritengono che la comparsa delle melanine possa aver svolto un ruolo fondamentale nello sviluppo della vita sulla Terra proteggendo gli organismi dalle radiazioni nocive del sole.
In sostanza, questa ricerca pone una domanda piuttosto semplice. Può la melanina dell'Aspergillus niger aiutarlo a sopravvivere al flaring della nana rossa quando è protetto da un'atmosfera sottile come quella di Marte?
Proxima Centauri e TRAPPIST-1 sono entrambe nane rosse ben note nella scienza degli esopianeti perché ospitano esopianeti rocciosi nelle loro zone abitabili. Questo studio si concentra su Proxima Centauri b (PCb di seguito) e TRAPPIST-1 e (T1e di seguito). È probabile che entrambi abbiano temperature che consentono all'acqua liquida di esistere sulle loro superfici, date le giuste proprietà atmosferiche. Sia PCb che T1e probabilmente hanno anche ambienti con radiazioni tollerabili.
È impossibile modellare perfettamente le condizioni della superficie di questi pianeti, ma i ricercatori possono avvicinarsi utilizzando quella che viene chiamata la temperatura di equilibrio. Misurare il brillamento stellare è più semplice perché può essere osservato con precisione da grandi distanze. Anche la produzione di melanina nell'A. niger è ben compresa. Lavorando con tutti e tre i fattori, i ricercatori sono stati in grado di modellare come si comporterebbe la muffa sulla superficie di un pianeta con una zona abitabile attorno a una nana rossa.
"Nel contesto dell'astrobiologia, e in particolare dell'astromicologia, lo studio dei funghi estremotolleranti si è rivelato fondamentale per comprendere meglio i limiti della vita e dell'abitabilità", scrivono gli autori. "L'Aspergillus niger, un fungo filamentoso estremamente tollerante, è stato spesso utilizzato come organismo modello per studiare la sopravvivenza dei funghi in ambienti estremi, crescendo in un'ampia gamma di condizioni."
Le spore di A. niger hanno un rivestimento complesso e denso di melanina che le protegge dalle radiazioni UV e dai raggi X. Sono stati trovati nella Stazione Spaziale Internazionale, a testimonianza della loro capacità di resistere ad alcuni dei pericoli presenti nello spazio. Sebbene siano terrestri, gli scienziati possono usarli per studiare la potenziale abitabilità degli esopianeti.
In questo lavoro, i ricercatori hanno testato la sopravvivenza delle spore di A. niger in condizioni superficiali simulate di PCb e T1c, dove le stelle nane rosse bagnano le superfici planetarie con potenti radiazioni UV e raggi X.
I ricercatori hanno testato diversi tipi di spore di A. niger in diverse soluzioni. Uno era un ceppo selvaggio, uno era un ceppo mutante modificato per produrre ed espellere piomelanina, una delle melanine di particolare interesse per gli scienziati, e il terzo era un ceppo carente di melanina. Le spore sono state sospese in soluzioni saline, soluzioni ricche di melanina o in una soluzione di controllo per un periodo di tempo mentre venivano esposte a quantità diverse di raggi X e radiazioni UV.
Dopo l'esposizione, i tre tipi di spore di A. niger sono stati testati per verificarne la sopravvivenza e la vitalità.
I risultati mostrano che A. niger sarebbe in grado di sopravvivere agli ambienti con intense radiazioni che possono sterilizzare le superfici degli esopianeti nani rossi. Non se esposto direttamente, ma se sotto solo pochi millimetri di terreno o acqua. "Se non attenuati, i raggi X emessi dai brillamenti molto probabilmente sterilizzerebbero la superficie di tutti gli esopianeti studiati. Tuttavia, i microrganismi adatti a sopravvivere sotto la superficie non sarebbero influenzati dalla maggior parte delle fonti di radiazioni esogene sotto pochi millimetri di suolo o acqua", spiegano i ricercatori. .
Ciò a cui si riduce lo studio è la melanina. Più melanina c'è, maggiore è il tasso di sopravvivenza dell'A. niger.
"Gli esperimenti condotti in questo studio confermano lo scopo multifunzionale della melanina poiché le spore di A. niger MA93.1 germinano più velocemente e in modo più efficiente in un estratto ricco di melanina rispetto alle due soluzioni di controllo", scrivono gli autori. A. niger MA93.1 è il ceppo mutante modificato per produrre ed espellere melanina.
Per gli esopianeti T1e e PCb, la ricerca è promettente per quelli di noi che sperano nell’abitabilità su altri pianeti. Quando si tratta di radiazioni UV-C, una frazione significativa di spore di campioni contenenti melanina potrebbe sopravvivere ai superflare che colpiscono PCb e T1e, anche con pochissima schermatura atmosferica. L'esposizione ai raggi X era simile.
Anche se a tutti noi piace immaginare una vita complessa altrove nell'universo, è più probabile che ci imbattiamo in mondi che non assomigliano alla Terra. Se troviamo la vita, probabilmente saranno organismi semplici che troveranno il modo di sopravvivere in quelli che considereremmo ambienti marginali o estremi. Dato che le nane rosse sono così comuni, è probabile che troveremo la vita.
Questo studio rafforza questa idea.
"Inoltre", scrivono gli autori nella loro conclusione, "i risultati di questo lavoro hanno mostrato come l'A. niger, come altri organismi estremotolleranti ed estremofili, sarebbe in grado di sopravvivere a dure condizioni di radiazione sulla superficie di alcuni esopianeti nani M." P>
La melanina svolge un ruolo fondamentale nella loro potenziale sopravvivenza, concludono gli autori. "Inoltre, le soluzioni ricche di melanina hanno dimostrato di essere estremamente benefiche per la sopravvivenza e la germinazione delle spore di A. niger, in particolare se trattate con alte dosi di radiazioni UV e raggi X."
È in corso una discussione scientifica sull’abitabilità degli esopianeti nani rossi, dove il flaring gioca un ruolo di primo piano. Ma questa ricerca mostra che forse è troppo presto per cancellare le nane rosse e allo stesso tempo far luce su come potrebbe essersi sviluppata la vita sulla Terra.
"Questi risultati offrono una visione di come le forme di vita possano sopportare eventi dannosi e condizioni prevalenti sugli esopianeti e di come la melanina potrebbe aver avuto un ruolo nell'origine e nell'evoluzione della vita sulla Terra e forse su altri mondi."
Ulteriori informazioni: Afonso Mota et al, Quanto sono abitabili gli esopianeti nani M? arXiv modellazione delle condizioni superficiali ed esplorazione del ruolo delle melanine nella sopravvivenza delle spore di Aspergillus niger sotto radiazioni simili a quelle degli esopianeti (2024). DOI:10.48550/arxiv.2403.03403
Informazioni sul giornale: Astrobiologia , arXiv
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