Esistono davvero gli extraterrestri e, se esistono, dove e come andarli a cercare? La ricerca della vita extraterrestre non è facile. Il primo problema è capire che cosa andare a cercare. Analizzando le forme di vita presenti sul nostro pianeta balzano agli occhi moltissime differenze, ma esistono anche alcune caratteristiche generali.
Innanzitutto, la vita è incompatibile con temperature troppo elevate. Questo fatto, più di altri, semplifica enormemente le ricerche: ci porta a cercare la vita non sulle stelle, ma sui pianeti, decisamente più freddi anche se in molti casi ancora troppo caldi per noi esseri umani. Molte ricerche vertono su ciò che rende abitabile un mondo, ossia sulla possibilità di supportare la vita o il suo principio. Il termine "abitabilità" è diventato molto di moda nell'esobiologia, man mano che i ricercatori hanno acquisito più conoscenze sugli ambienti extraterrestri nel nostro sistema solare e oltre e hanno approfondito il loro sapere in merito a come e quando la Terra diventò abitabile.
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Cosa rende la Terra "giusta" per la vita? Di cosa ha bisogno la vita per sopravvivere? La Terra si trova nella “zona abitabile” del nostro Sistema Solare, che è la stretta banda all’interno della quale può esistere l’acqua liquida. La “zona abitabile” non è limitata al nostro Sistema Solare: è l’area intorno a ogni stella dove la temperatura è “quella giusta” per l’esistenza di acqua allo stato liquido. L’acqua sostiene la vita anche in altri modi: la utilizziamo per le coltivazioni, mantenere il bestiame, lavare il nostro cibo (o i nostri corpi). Anche gli oceani della Terra aiutano a regolare il clima del pianeta, assorbendo il calore in estate e rilasciandolo durante l’inverno.
La gravità tiene legate alla superfice della Terra sia le cose viventi sia quelle non viventi e impedisce loro di volare via nello spazio. Trattiene anche la nostra atmosfera, impedendole di disperdersi nello spazio. L’atmosfera terrestre ha il giusto spessore per sostenere la vita. Senza atmosfera non saremmo in grado di respirare. La coperta della nostra atmosfera regola, poi, la temperatura della superficie mantenendo lontano il freddo congelante dello spazio durante la notte e il caldo furioso del Sole durante il giorno.
Lo studio generale dell'origine, dell'evoluzione, della diffusione e del futuro della vita nell'universo è noto come esobiologia. La ricerca esobiologica promossa dalla NASA si concentra su tre principali quesiti: Come ha origine la vita e come si evolve? Esiste vita altrove nell'universo? Qual è il futuro della vita sulla Terra e non solo? Gli esobiologi hanno scoperto innumerevoli indizi per rispondere a queste grandi domande.
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Uno degli importanti obiettivi della NASA è l'esplorazione del nostro sistema solare per comprenderne la storia, cioè l'origine e l'evoluzione, nonché l'eventuale possibilità della vita altrove. La NASA studia anche la formazione dei sistemi planetari attorno ad altre stelle e cerca di comprendere in quali condizioni sia più probabile la vita su tali pianeti. Gli esobiologi cercano di capire se altri corpi celesti del sistema solare sono abitabili o lo sono stati e se è possibile che i pianeti che orbitano attorno ad altre stelle siano abitabili.
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Scrutare pianeti lontani in cerca di biofirme chimiche nelle loro atmosfere e/o sondare la composizione del suolo alla ricerca di acqua liquida o molecole organiche complesse, sono alcuni dei metodi utilizzati per trovare una prova della sua esistenza. Tuttavia, la rivelazione di queste biofirme non sempre permette di distinguere un ambiente potenzialmente abitabile da uno realmente abitato. La presenza di ossigeno e metano insieme può essere un valido indizio di possibilità di vita su un esopianeta. È inoltre possibile rilevare la combustione di idrocarburi, ove sono presenti forme di vita aliena avanzate. Anche in assenza di trasmissioni radio avvertibili, la presenza aliena potrebbe essere comprovata attraverso il suo effetto sull'atmosfera del pianeta.
Negli ultimi vent'anni, gli scienziati all'interno della NASA e di altre organizzazioni hanno iniziato a scoprire questi esopianeti, attraverso diversi osservatori sulla Terra e nello spazio. Con la sola missione Kepler, la NASA ha scoperto migliaia di nuovi pianeti, oltre ad altre migliaia di candidati pianeti che potrebbero essere confermati nel prossimo futuro. Molti delle migliaia di esopianeti (e candidati pianeti) scoperti fino ad ora sono dei giganti composti principalmente da gas. Sono stati scoperti anche mondi rocciosi di dimensioni simili alla Terra e gli scienziati prevedono di scoprirne molti altri nei prossimi decenni.
Gran parte degli studi riguardano la ricerca di pianeti che orbitino nell'area abitabile di una stella, vale a dire a una distanza dalla stella tale da consentire lo stato liquido dell'acqua in superficie. Ma cosa ci si aspetta di trovare di preciso quando si cercano segni di vita su questi distanti mondi alieni? Difficilmente possiamo prevedere l'esatta natura del tipo di vita che potremmo trovare, che siano strati di alghe oppure organismi più complessi, ma potremmo intuire a grandi linee le condizioni appropriate per la vita, grazie allo studio delle atmosfere dei pianeti.
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È davvero fantastico: la luce di una stella può essere divisa nei colori che la compongono per creare uno spettro, un po' come un prisma crea l'arcobaleno riflettendo la luce del sole. Ne deriva che, se la luce di una stella passa attraverso l'atmosfera di un pianeta che le orbita intorno nella direzione del telescopio, la luce porterà con sé informazioni su gas e altri elementi chimici presenti nell'atmosfera del pianeta. I gas, infatti, assorbono porzioni di luce stellare in punti specifici, lasciando piccoli intervalli neri nello spettro. Uno schema di intervalli neri può indicare la presenza di gas metano, un altro quella di ossigeno.
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Il progetto SETI (Search for extraterrestrial intelligence «Ricerca di intelligenze extraterrestri»), nato alla NASA negli anni Settanta, è la più colossale ricerca di vita aliena mai attuata e si propone di individuare le forme di vita intelligenti. Poiché una delle caratteristiche fondamentali di una forma di vita intelligente è quella di saper comunicare, la ricerca si semplifica enormemente: non ci costringe a fantascientifici viaggi, ma ci impone di trovare forme di comunicazione a grande distanza. Per questo tipo di comunicazione, a detta degli scienziati che hanno concepito il progetto SETI, le onde radio sono senza dubbio il veicolo migliore.
Il progetto SETI va alla ricerca di segnali radio intelligenti dal 1984 ma, fino a ora, dallo spazio non è ancora giunto nulla di interessante. Oggi la ricerca di segnali radio intelligenti provenienti dallo spazio è effettuata con potenti radiotelescopi (telescopio) come quello di Arecibo a Puerto Rico. Il metodo adottato dal progetto SETI presenta tuttavia alcuni limiti. Innanzitutto, le onde radio viaggiano alla velocità della luce e quindi, anche se ci arrivasse un segnale proveniente da un pianeta distante 100 anni luce, si tratterebbe di un segnale vecchio cent’anni e il nostro amico extraterrestre riceverebbe un’eventuale risposta certamente dopo la nostra morte.
Attualmente gli scienziati cercano di capire se un’eventuale civiltà aliena si serva del laser per mettersi in contatto con noi.
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Una spedizione alla ricerca della vita extraterrestre non potrebbe essere fatta a bordo di una navicella spaziale perché richiederebbe viaggi lunghi centinaia di anni con tempi decisamente superiori alla durata media della vita umana. Individuare tracce di vita extraterrestre è una delle sfide più ardue che si pone oggi la ricerca astrobiologica. Le prime missioni per scoprire i pianeti, come Kepler o il telescopio spaziale James Webb, potrebbero provare a livello basilare l'esistenza di mondi potenzialmente abitabili.
Se venisse scoperto un pianeta grande come la Terra nell'area intorno a una stella considerata abitabile, non troppo lontano dal nostro mondo, le ricerche successive potrebbero puntare a possibili rilevamenti di ossigeno, vapore acqueo o di altri significativi elementi che provano la possibilità di vita. Il fine ultimo della ricerca esoplanetaria della NASA è trovare segni inequivocabili di attuale vita extraterrestre. Salvo un iniziale colpo di fortuna, il reperimento di segni di vita su pianeti lontani potrebbe durare decenni.
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Non stiamo parlando di omini verdi ma, più realisticamente, di organismi microscopici che potrebbero nascondersi all'interno di asteroidi o sotto la superficie di alcuni pianeti. L'astrobiologa dell'Università di Roma Tor Vergata, Daniela Billi, ci parla di organismi estremofili. Sono i batteri che vivono in ambienti estremi del pianeta Terra, luoghi con caratteristiche simili a quelle di Marte o di alcune lune ghiacciate di Saturno e Giove e che quindi rappresentano un modello per la ricerca di forme di vita in contesti extraterrestri.
La vita può essere trovata quasi ovunque sulla Terra, dai poli all’equatore, dal fondo del mare a chilometri sotto la superficie, dalle valli asciutte alle acque sotterranee. Nel corso degli ultimi 3,7 miliardi di anni, la vita sulla Terra si è adattata a quasi ogni ambiente immaginabile. Dalle solfatare nei dintorni di Napoli, Beatrice Cobucci Ponzano dell'Istituto di Bioscienze e Biorisorse del CNR ci fornisce un esempio di ambienti terrestri estremi e dei microorganismi che vi abitano, e ci spiega perché è utile studiarli per comprendere l'origine della vita, non solo sulla Terra.
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E se esistesse un modo più semplice e diretto per trovare la vita oltre la Terra? Ad esempio un metodo in grado di individuare inequivocabile la sua presenza rivelando il movimento microbico? È quello che propone un gruppo di scienziati guidati della Technical University Berlin: un test di motilità, come viene chiamato dagli addetti ai lavori, che, senza l’ausilio di sofisticate apparecchiature, permette di individuare la presenza di microrganismi in grado di muoversi autonomamente; una capacità, questa del movimento, che rappresenta un solido indizio di vita.
Lo studio si fonda su una caratteristica specifica e distintiva di molti organismi terrestri: la motilità. La motilità è una caratteristica presente in tutti e tre i domini della vita (batteri, archea ed eucarioti) e può essere attivata tramite diversi meccanismi molecolari in risposta a vari segnali ambientali. C’è ad esempio la fototassi, il movimento in risposta a stimoli luminosi. C’è la magnetotassi, che comporta il riorientamento in funzione dei campi magnetici. E c’è anche la chemiotassi, il movimento indotto dal gradiente di una sostanza chimica: la forma di motilità oggetto dello studio in questione.
Il metodo, applicabile per il rilevamento della vita in situ, utilizza un piccolissimo vetrino con due camere separate da una sottile membrana, chiamato μ-slide, e una sostanza, la L-serina, in grado di indurre la chemiotassi in alcune specie batteriche. La sostanza chemio-attrattiva utilizzata, come dicevamo, è la L-serina, un amminoacido proteinogenico utile nei batteri per il metabolismo dell'azoto e del carbonio, ma utilizzato anche per attivare sistemi di risposta allo stimolo che portano poi al movimento del microrganismo. Si ritiene che la L-serina sia presente anche su Marte.
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Per testare la fattibilità di questo metodo, e in particolare l'efficienza della L-Serina nello stimolare il movimento di alcune specie di germi, Riekeles e colleghi hanno condotto test di motilità in laboratorio, adagiando i microrganismi all’interno di una camera del vetrino e aggiungendo L-Serina nell’altra. Oltre al batterio Bacillus subtilis, una specie in grado di sopravvivere e sopportare temperature fino a 100 gradi Celsius, nella ricerca sono stati utilizzati lo Pseudoalteromonas haloplanktis, un batterio isolato dalle acque antartiche in grado di vivere in ambienti con temperature comprese tra -2,5 e 29 gradi Celsius, e Haloferax volcanii, un archeobatterio “coltivabile” facilmente in laboratorio.
Questi organismi sono stati scelti per due motivi principali, spiegano i ricercatori. La prima ragione è questa: dato che non è stato ancora identificato alcun microbo extraterrestre, i tratti necessari per sopravvivere in ambienti esoplanetari non sono ben compresi e pertanto è difficile scegliere organismi rappresentativi da esaminare. Tuttavia, è possibile ipotizzare che per la sopravvivenza in climi extraterrestri come quello di Marte, caratteristiche specifiche, come la capacità di formare spore e l’attitudine a vivere in ambienti freddi (psicrofila) e salati (alofilia), sarebbero probabilmente vantaggiose per la sopravvivenza. La seconda ragione riguarda la molecola chemio-attrattiva.
Nel protocollo sperimentale, la camera destra della μ-slide è stata riempita con il liquido contenente concentrazioni variabili di L-serina. Successivamente, una soluzione contenente i microorganismi sospesi nel proprio liquido di crescita è stata aggiunta alla camera di sinistra. I vetrini sono stati quindi coperti con un coperchio e incubati a temperature idonee per consentire la formazione del gradiente chimico della L-serina e la eventuale migrazione degli organismi. Terminata l’incubazione, è stato effettuato un controllo per essere certi che l’aumento osservato nel numero di cellule nella camere dei chemio-attrattori fosse attribuibile alla migrazione per chemiotassi e non alla crescita cellullare.
Completato questo test, i vetrini sono stati osservati al microscopio per verificare la motilità di tutti i microorganismi testati. Per ciascuna camera chemio-effettrice sono state acquisite dieci immagini al microscopio. I risultati dell'esperimento evidenziano che tutti e tre gli organismi hanno esibito un comportamento chemiotattico significativo in risposta alla L-serina, supportando ulteriormente la base della chemiotassi e, più in generale, della motilità come importante biofirma microbica. «In particolare», aggiunge Riekeles, «l'uso di H. volcanii amplia la portata delle potenziali forme di vita che possono essere rilevate usando metodologie basate sulla chemiotassi, anche quando è noto che alcuni archea possiedono sistemi chemiotattici».
I risultati di questo studio dimostrano efficacemente la fattibilità di utilizzare le μ-slide per l'osservazione della chemiotassi di procarioti in intervalli di tempo più brevi (diverse ore) e più lunghi (fino a 24 ore). Dati i vincoli tecnici, computazionali e di tempo necessari per una missione di rilevamento della vita in situ, questo approccio semplificato potrebbe essere un modo conveniente in termini di risorse per sondare la potenziale vita responsiva alla chemiotassi. Nel contesto dell'astrobiologia, la chemiotassi rimane un campo ampio e solo parzialmente compreso, che promette di essere di fondamentale importanza sia per l'isolamento che per l'identificazione di microbi viventi, concludono i ricercatori.
La ricerca di vita extra-terrestre è indubbiamente uno degli argomenti scientifici più attraenti e interessanti, in particolare per i bambini. Questa attività utilizza il tema della vita aliena per mostrare come si possano affrontare in modo scientifico argomenti emozionante e di frontiera e che le opportunità per ulteriori scoperte in astronomia sono quasi infinite, come l'universo. Educando i bambini alle condizioni essenziali per la vita qui sulla Terra e confrontandole con quelle sugli altri mondi, essi imparano che questo è il solo posto nell'universo che è in grado di sostenere la vita come la conosciamo, il che promuove il rispetto per l'ambiente e un senso di comunità globale.
L’attività "Progetta il tuo alieno" fornisce informazioni di base sulle condizioni essenziali per la vita sulla Terra. Progettato per insegnare ai bambini come le condizioni planetarie influenzano la vita sulla Terra e come condizioni comparabili su un mondo extraterrestre influenzerebbero la vita lì. Ogni bambino o gruppo riceverà una scheda informativa di un mondo e progetterà un alieno solo per uno dei mondi. L’attività si conclude quando gli studenti presentano i loro alieni, inclusa una spiegazione delle loro caratteristiche.
| Elemento | Ruolo per la vita |
|---|---|
| Acqua | Sostiene metabolismo, regola clima, habitat per organismi |
| Gravità | Mantiene atmosfera, influenza pressione e adattamenti biologici |
| Atmosfera | Protegge dalle radiazioni, regola temperatura, fornisce gas respirabili |
| Temperatura | Determina possibilità di acqua liquida e stabilità molecolare |
La Terra, con la sua straordinaria diversità e complessità, è da sempre al centro di studi che cercano di svelare i misteri dell’origine e dell’evoluzione della vita. Le crescenti crisi climatiche e il continuo impatto delle attività umane stanno mettendo in luce la fragilità del nostro habitat, spingendo istituzioni pubbliche e investitori privati a guardare altrove, verso la ricerca di pianeti abitabili. Ma per trovare la vita altrove, dobbiamo prima comprendere come sia nata qui e quali siano i suoi limiti.
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