Quando i membri dell'equipaggio dell'astronave Enterprise entrano in orbita attorno a un nuovo pianeta, una delle prime cose che fanno è cercare forme di vita. Qui nel mondo reale, i ricercatori hanno cercato a lungo di capire come rilevare in modo inequivocabile i segni della vita su esopianeti distanti.
Sono ora un passo avanti verso questo obiettivo, grazie a una nuova tecnica di telerilevamento che si basa su una stranezza di biochimica che fa spirale la luce in una direzione particolare e produce un segnale abbastanza inconfondibile. Il metodo, descritto in un recente articolo pubblicato sulla rivista Astrobiology, potrebbe essere utilizzato a bordo di osservatori spaziali e aiutare gli scienziati a capire se l'universo contiene esseri viventi come noi.
Negli ultimi anni, il rilevamento della vita remota è diventato un argomento di immenso interesse poiché gli astronomi hanno iniziato a catturare la luce dai pianeti in orbita attorno ad altre stelle, che possono essere analizzati per determinare che tipo di sostanze chimiche contengono quei mondi. I ricercatori vorrebbero capire alcuni indicatori che potrebbero dire loro definitivamente se stanno guardando o meno una biosfera vivente.
Ad esempio, la presenza di ossigeno eccessivo nell'atmosfera di un esopianeta potrebbe essere un buon suggerimento che qualcosa sta respirando sulla sua superficie. Ma ci sono molti modi in cui i processi non viventi possono generare molecole di ossigeno e indurre gli osservatori remoti a credere che un mondo brulichi di vita.
Pertanto, alcuni ricercatori hanno suggerito di cercare catene di molecole organiche. Questi prodotti chimici viventi sono disponibili in due modalità: una per mano destra e una per mano sinistra, che sono come immagini speculari l'una dell'altra. In natura, la natura produce uguali quantità di queste molecole per destrimani e mancini.
"La biologia rompe questa simmetria", ha detto a Live Science Frans Snik, astronomo della Leiden University nei Paesi Bassi e coautore del nuovo articolo. "Questa è la differenza tra chimica e biologia."
Sulla Terra, le creature viventi selezionano una "mano" molecolare e si attaccano ad essa. Gli aminoacidi che compongono le proteine del tuo corpo sono tutte versioni per mancini delle rispettive molecole.
Quando la luce interagisce con lunghe catene di queste disposizioni a mani diverse, diventa polarizzata in modo circolare, il che significa che le sue onde elettromagnetiche viaggeranno in spirali in senso orario o antiorario. Le molecole inorganiche generalmente non conferiscono questa proprietà ai raggi di luce.
In un precedente lavoro pubblicato sul Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, Snik e i suoi colleghi hanno esaminato le foglie di edera inglese appena raccolte nel loro laboratorio e guardato mentre la clorofilla (un pigmento verde) creava una luce polarizzata circolarmente. Con il decadimento delle foglie, il segnale di polarizzazione circolare divenne sempre più debole, fino a quando non scomparve del tutto.
Il passo successivo è stato quello di testare la tecnica sul campo, e così i ricercatori hanno preso uno strumento che rileva tale polarità sul tetto del loro edificio presso la Free University Amsterdam e lo ha indirizzato verso un campo sportivo vicino. Erano perplessi nel non vedere una luce polarizzata circolarmente, disse Snik, finché non si resero conto che questo era uno dei pochi campi sportivi nei Paesi Bassi che utilizzava erba artificiale. Quando i ricercatori hanno puntato il loro rivelatore su una foresta a pochi chilometri di distanza, il segnale polarizzato in modo circolare è arrivato forte e chiaro.
La domanda da un milione di dollari è se gli organismi di un altro mondo mostrerebbero un favoritismo simile per le molecole a una mano, ha detto Snik. Crede che sia una scommessa abbastanza buona, poiché i prodotti chimici a base di carbonio si adattano meglio quando condividono tutti la stessa mano.
Il suo team sta ora progettando uno strumento che potrebbe essere portato alla Stazione Spaziale Internazionale e mappare il segnale di polarizzazione circolare della Terra per capire meglio come una firma analoga potrebbe apparire alla luce di un pianeta lontano.
Sarà una sfida estrema ma utile, ha detto a Live Science Edward Schwieterman, astronomo e astronomo dell'Università della California, Riverside, che non era coinvolto nel lavoro. Catturare la luce di un esopianeta significa bloccare la luce dalla sua stella madre, che di solito è circa 10 miliardi di volte più luminosa, ha aggiunto. Se il mondo è vivo, solo una piccola parte della sua luce conterrà il segnale di polarizzazione circolare.
"Il segnale è piccolo, ma anche il livello di ambiguità è piccolo", ha detto Schwieterman, rendendo il metodo utile nonostante la sua difficoltà.
I futuri enormi telescopi spaziali, come l'osservatorio LUVOIR (Large UV Optical Infrared Surveyor), potrebbero essere in grado di stuzzicare questa debole firma. LUVOIR è ancora solo un concetto, ma avrebbe un diametro dello specchio sei volte più largo di quello del telescopio spaziale Hubble e potrebbe probabilmente volare a metà degli anni 2030, stimano i funzionari.
Snik pensa che la tecnica di polarizzazione circolare potrebbe anche essere portata più vicino a casa, su uno strumento portato a lune potenzialmente abitabili nel sistema solare esterno come Europa o Encelado. Puntando un simile rivelatore su questi mondi congelati, gli scienziati potrebbero vedere il segnale delle creature viventi.
"Forse il nostro primo rilevamento della vita extraterrestre sarà nel nostro cortile", ha detto Snik.
Nota del redattore: questa storia è stata corretta per notare che il gruppo di ricerca di Snik ha condotto i suoi esperimenti sul campo presso la Free University di Amsterdam, non Leiden University. È stato anche aggiornato per includere un collegamento alla versione pubblicata finale della ricerca di Snik sul Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer.
