La tecnologia del telescopio sta avanzando rapidamente, man mano che vengono costruiti strumenti sempre più grandi. Se c'è vita lì, la riconosceremo? I ricercatori del Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian e della NASA hanno sviluppato un elenco di epoche nella storia dell'atmosfera terrestre che potrebbero essere visibili attraverso questo strumento; fin dai primi tempi in cui la vita è emersa nella nostra attuale atmosfera ricca di ossigeno / azoto.
È solo questione di tempo prima che gli astronomi trovino un pianeta delle dimensioni di una Terra in orbita attorno a una stella lontana. Quando lo fanno, le prime domande che le persone si faranno sono: è abitabile? E ancora più importante, la vita è già presente? Per indizi sulle risposte, gli scienziati stanno guardando al loro pianeta natale, la Terra.
Gli astronomi Lisa Kaltenegger del Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian (CfA) e Wesley Traub del Jet Propulsion Laboratory e CfA della NASA, propongono di usare la storia dell'atmosfera terrestre per comprendere altri pianeti.
"I pianeti buoni sono difficili da trovare", ha detto Kaltenegger. "Il nostro lavoro fornisce le indicazioni che gli astronomi cercheranno quando esamineranno mondi veramente simili alla Terra."
I dati geologici mostrano che l'atmosfera terrestre è cambiata radicalmente negli ultimi 4,5 miliardi di anni, in parte a causa delle forme di vita che si stanno sviluppando sul nostro pianeta. Mappando quali gas costituivano l'atmosfera terrestre durante la sua storia, Kaltenegger e Traub propongono che, cercando una composizione dell'atmosfera simile su altri mondi, gli scienziati saranno in grado di determinare se quel pianeta ha la vita su di esso e, in tal caso, lo stadio evolutivo della vita. Il documento di ricerca che descrive il loro lavoro è disponibile online all'indirizzo http://arxiv.org/abs/astro-ph/0609398.
Fino ad oggi, tutti i pianeti extrasolari sono stati studiati indirettamente, ad esempio monitorando il modo in cui una stella ospite oscilla mentre la gravità del pianeta la attacca. Solo quattro pianeti extrasolari sono stati rilevati direttamente e sono mondi enormi di dimensioni di Giove. L'atmosfera di uno di questi mondi è stata rilevata da un altro scienziato della CfA, David Charbonneau, usando lo Spitzer Space Telescope della NASA. La prossima generazione di missioni spaziali come il Terrestrial Planet Finder (TPF) della NASA e il Darwin dell'ESA saranno in grado di studiare direttamente i mondi vicini alle dimensioni della Terra.
Gli astronomi in particolare vogliono osservare gli spettri visibili e infrarossi di pianeti terrestri distanti per conoscere le loro atmosfere. Gas particolari lasciano le firme nello spettro di un pianeta, come le impronte digitali o i marcatori del DNA. Individuando queste impronte digitali, i ricercatori possono conoscere la composizione di un'atmosfera e persino dedurre la presenza di nuvole.
Oggi, l'atmosfera terrestre è costituita da circa tre quarti di azoto e un quarto di ossigeno, con una piccola percentuale di altri gas come l'anidride carbonica e il metano. Ma quattro miliardi di anni fa non era presente ossigeno. L'atmosfera terrestre si è evoluta attraverso sei epoche distinte, ognuna caratterizzata da un particolare mix di gas. Usando un codice informatico sviluppato dal collega Traub e CfA Ken Jucks, Kaltenegger e Traub hanno modellato ciascuna delle sei epoche della Terra per determinare quali impronte digitali spettrali sarebbero state viste da un osservatore distante.
"Studiando il passato della Terra, possiamo conoscere lo stato attuale di altri mondi", ha spiegato Traub. "Se viene trovato un pianeta extrasolare con uno spettro simile a uno dei nostri modelli, potremmo potenzialmente caratterizzare lo stato geologico di quel pianeta, la sua abitabilità e il grado in cui la vita si è evoluta su di esso."
Per comprendere meglio questi periodi di tempo, o "epoche", e per metterli in prospettiva, si può ridimensionare la storia di 4,5 miliardi di anni della Terra fino a un anno, collegando le date che iniziano con il 1 gennaio - la data in cui si è formata la Terra.
EPOCH 0 - 12 febbraio
All'epoca 0 (3,9 miliardi di anni fa), la giovane Terra possedeva un'atmosfera turbolenta e piena di vapore composta principalmente da azoto, anidride carbonica e idrogeno solforato. I giorni erano più brevi e il Sole era più fioco, splendente come una sfera rossa attraverso il nostro cielo arancione color mattone. L'unico oceano che copriva tutto il nostro pianeta era un marrone fangoso che assorbiva il bombardamento da meteore e comete in arrivo. L'anidride carbonica ha aiutato a riscaldare il nostro mondo poiché il Sole infantile era un terzo meno luminoso di oggi. Sebbene nessun fossile sia sopravvissuto da questo periodo di tempo, le tracce isotopiche della vita potrebbero essere state lasciate indietro nelle rocce della Groenlandia.
EPOCH 1 - 17 marzo
Circa 3,5 miliardi di anni fa (Epoca 1), il paesaggio planetario presentava catene di isole vulcaniche che spuntavano dal vasto oceano globale. La prima vita sulla Terra furono i batteri anaerobici, batteri che potevano vivere senza ossigeno. Questi batteri hanno pompato grandi quantità di metano nell'atmosfera del pianeta, cambiandolo in modi rilevabili. Se batteri simili esistono su un altro pianeta, le future missioni come TPF e Darwin potrebbero rilevare la loro impronta digitale nell'atmosfera.
EPOCH 2 - 5 giugno
Circa 2,4 miliardi di anni fa (Epoca 2), l'atmosfera raggiunse la sua massima concentrazione di metano. I gas dominanti erano azoto, anidride carbonica e metano. Le terre continentali cominciarono a formarsi. Le alghe verde blu hanno iniziato a pompare grandi quantità di ossigeno nell'atmosfera. Grandi cambiamenti stavano per accadere.
"Mi dispiace dire i primi segni di E.T. probabilmente non saranno trasmissioni radiofoniche o televisive; invece, potrebbe essere ossigeno dalle alghe ”, ha lamentato Kaltenegger.
EPOCH 3 - 16 luglio
Due miliardi di anni fa (Epoca 3), questi primi organismi fotosintetici hanno spostato permanentemente l'equilibrio dell'atmosfera: hanno prodotto ossigeno, un gas altamente reattivo che ha eliminato gran parte del metano e dell'anidride carbonica, soffocando anche i batteri anaerobici che producono metano. In tal modo, l'atmosfera del pianeta ha ottenuto il suo primo ossigeno libero. Il paesaggio adesso era piatto e umido. Con i vulcani che fumavano in lontananza, piscine dai colori brillanti di feccia marrone-verdastra creavano una lucentezza sull'acqua piena di puzza. La rivoluzione dell'ossigeno era pienamente in atto.
“L'introduzione dell'ossigeno fu catastrofica per la vita dominante sulla Terra in quel momento; l'ha avvelenato ”, ha detto Traub. "Ma allo stesso tempo, ha reso possibile la vita multicellulare, compresa la vita umana."
EPOCH 4 - 13 ottobre
A 800 milioni di anni fa, la Terra è entrata nell'Epoca 4, con continui aumenti dei livelli di ossigeno. Questo periodo di tempo coincide con quella che oggi è conosciuta come "Cambrian Explosion". A partire da 550 a 500 milioni di anni fa, il Periodo Cambriano è un posto importante nella storia della vita sulla Terra: è il momento in cui la maggior parte dei principali gruppi animali appare per la prima volta nei reperti fossili. La Terra era ora coperta di paludi, mari e alcuni vulcani attivi. Gli oceani si stavano unendo alla vita.
EPOCH 5 - 8 novembre
Alla fine, 300 milioni di anni fa, nell'Epoca 5, la vita si era spostata dagli oceani alla terra. L'atmosfera terrestre aveva raggiunto la sua attuale composizione principalmente di azoto e ossigeno. Questo fu l'inizio del periodo mesozoico che includeva i dinosauri. Lo scenario sembrava Jurassic Park di domenica pomeriggio.
EPOCH 6 - 31 dicembre (11:59:59)
La domanda interessante che rimane è: che aspetto avrebbe l'epoca 6, il periodo di tempo che gli umani occupano oggi? Potremmo rilevare i segni rivelatori di tecnologie aliene su mondi lontani?
Mentre il consenso generale tra gli scienziati accresce che l'attività umana ha alterato l'atmosfera della Terra immettendo anidride carbonica e gas come Freon, potremmo identificare le impronte digitali spettrali di quei sottoprodotti su altri mondi? Sebbene i satelliti in orbita attorno alla Terra e gli esperimenti in mongolfiera possano misurare questi cambiamenti qui a casa, la rilevazione di effetti simili su un mondo lontano va oltre le capacità di programmi imminenti come Terrestrial Planet Finder e Darwin. Ci vorranno gigantesche flottiglie di futuri telescopi a infrarossi spaziali per essere in grado di eseguire tali misurazioni.
"Per quanto scoraggiante possa sembrare questa sfida", ha detto Kaltenegger, "Credo nei prossimi decenni che sapremo se il nostro piccolo mondo blu sarà o meno solo nell'Universo o se ci sono vicini là fuori che aspettano di incontrarci."
Questa ricerca è stata finanziata dalla NASA.
Con sede a Cambridge, in Massachusetts, l'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) è una collaborazione congiunta tra lo Smithsonian Astrophysical Observatory e l'Harvard College Observatory. Gli scienziati della CfA, organizzati in sei divisioni di ricerca, studiano l'origine, l'evoluzione e il destino finale dell'universo.
Fonte originale: CfA News Release
