Per decenni la ricerca della vita extraterrestre ruota attorno a una semplice regola: seguire l’acqua. Se un pianeta lontano ha acqua liquida, e forse ossigeno, viene contrassegnato come potenzialmente abitabile. Ma una nuova ricerca condotta dagli scienziati dell’ETH di Zurigo suggerisce che questa strategia di lunga information potrebbe essere incompleta. Un pianeta può avere oceani e continenti, sostengono i ricercatori, ed essere comunque chimicamente incapace di sostenere la vita. Il vero vincolo potrebbe risiedere molto più in profondità, nella chimica della formazione di un pianeta.
Una sostanza chimica Zona Riccioli d’oro sotto la superficie
Lo studio, pubblicato in Astronomia della natura sotto il titolo “L’abitabilità chimica della Terra e dei pianeti rocciosi prescritta dalla formazione del nucleo”è stato guidato dal dottor Craig R. Walton, ricercatore post-dottorato presso il Centro per l’origine e la prevalenza della vita dell’ETH di Zurigo, insieme alla professoressa Maria Schönbächler e colleghi. La loro affermazione centrale è precisa: la vita non dipende solo dall’acqua e dall’ossigeno, ma dalla possibilità che due elementi critici, il fosforo e l’azoto, siano rimasti accessibili nel mantello di un pianeta durante la sua prima formazione. Il fosforo è necessario per costruire DNA e RNA, le molecole che immagazzinano e trasmettono informazioni genetiche. Svolge anche un ruolo chiave nei sistemi energetici cellulari. L’azoto, invece, è un componente essenziale delle proteine, gli elementi costitutivi strutturali e funzionali delle cellule. Senza entrambi, la vita “come la conosciamo semplicemente non può formarsi”.
Il fosforo e l’azoto sono fondamentali per la vita: il fosforo forma DNA, RNA e ATP per produrre energia, mentre l’azoto costruisce proteine./ Illustrazione AI
“Durante la formazione del nucleo di un pianeta, deve essere presente esattamente la giusta quantità di ossigeno affinché il fosforo e l’azoto possano rimanere sulla superficie del pianeta”, ha spiegato Walton. I giovani pianeti rocciosi iniziano come corpi fusi. Mentre si raffreddano, gli elementi pesanti come il ferro affondano per formare il nucleo, mentre il materiale più leggero forma il mantello e la crosta. Allo stesso tempo, i livelli di ossigeno determinano il modo in cui gli elementi si dividono chimicamente tra metallo e roccia. Se l’ossigeno scarseggia, il fosforo si lega al ferro e affonda nel nucleo, rimuovendolo di fatto dall’ambiente superficiale. Se l’ossigeno è troppo abbondante, il fosforo rimane nel mantello, ma è più probabile che l’azoto fugga nell’atmosfera e alla high-quality si disperda nello spazio. “Avere troppo o troppo poco ossigeno nel pianeta nel suo insieme – non nell’atmosfera di per sé – rende il pianeta inadatto alla vita perché intrappola i nutrienti chiave per la vita nel nucleo”, ha detto Walton al Posta quotidiana. “Un diverso equilibrio di ossigeno significa che non hai nulla con cui lavorare in superficie quando il pianeta si raffredda e si formano le rocce.” Utilizzando la modellazione numerica, il staff ha identificato quella che descrivono come una “zona chimica Goldilocks” molto ristretta, un intervallo intermedio di ossigeno in cui sia il fosforo che l’azoto rimangono nel mantello in quantità sufficienti per la vita.
La “zona Riccioli d’Oro” di un pianeta per la vita richiede la giusta quantità di ossigeno per mantenere disponibili fosforo e azoto. Immagine: X
“I nostri modelli mostrano chiaramente che la Terra si trova esattamente all’interno di questo intervallo”, ha detto Walton. “Se durante la formazione del nucleo avessimo avuto solo un po’ più o un po’ meno ossigeno, non ci sarebbero stati abbastanza fosforo o azoto per lo sviluppo della vita”. La Terra sembra aver raggiunto questo equilibrio circa 4,6 miliardi di anni fa.
Ripensare ciò che rende un pianeta abitabile
I risultati suggeriscono che molti pianeti precedentemente considerati promettenti potrebbero essere chimicamente inadatti alla vita fin dall’inizio, anche se contengono acqua. Anche se nessuna forma di vita conosciuta può sopravvivere senza acqua liquida, i ricercatori sostengono che usare solo l’ossigeno o l’acqua come indicatori di abitabilità potrebbe essere fuorviante. Il bilancio totale dell’ossigeno di un pianeta durante la sua formazione, e non semplicemente l’ossigeno atmosferico, determina se gli elementi critici per la vita rimangono disponibili. Walton ha avvertito che ciò potrebbe ridurre significativamente il numero di mondi abitabili nell’universo. Ha suggerito che potrebbero esserci solo dall’1 al 10% di pianeti abitabili rispetto a quanto stimato in precedenza. “Sarebbe molto deludente viaggiare fino a un pianeta del genere per colonizzarlo e scoprire che non c’è fosforo per coltivare il cibo”, ha detto. “Sarebbe meglio provare prima a controllare le condizioni di formazione del pianeta, proprio come assicurarsi che la cena sia stata cucinata correttamente prima di andare avanti e mangiarla.” Più vicino a casa, la ricerca suggerisce che Marte si trova appena fuori da questa zona chimica. Marte sembra contenere fosforo relativamente abbondante, ma livelli di azoto significativamente più bassi vicino alla superficie. Inoltre, i sali aggressivi e altri prodotti chimici superficiali rendono il terreno inospitale.
Marte ha abbastanza fosforo ma manca abbastanza azoto, rendendo la sua superficie chimicamente inadatta a sostenere la vita come sulla Terra/ Marte nel suo vero colore/ Immagine: Earth.com
“Marte è abbastanza simile alla Terra, e le sue condizioni di formazione significano che c’è più fosforo, non meno. Ciò significa che coltivare cibo lì potrebbe essere relativamente facile”, ha detto Walton. Ma ha aggiunto che il deficit di azoto e la chimica della superficie pongono grandi sfide: “Non è così diverso, ma al momento non è abitabile, Elon Musk dovrà escogitare un modo intelligente per cambiare la composizione per coltivare cibo lì”.
Alla ricerca delle stelle giuste
Misurare direttamente la chimica interna di lontani pianeti rocciosi rimane estremamente difficile. Tuttavia, gli astronomi possono dedurre le probabili composizioni planetarie studiando le stelle ospiti. I pianeti si formano dallo stesso materiale delle loro stelle madri. L’abbondanza di ossigeno e la struttura chimica complessiva di una stella modellano quindi la composizione del suo sistema planetario. I sistemi solari le cui stelle assomigliano molto al nostro Sole possono offrire probabilità migliori. “Ciò rende la ricerca della vita su altri pianeti molto più specifica”, ha detto Walton. “Dovremmo cercare sistemi solari con stelle che assomiglino al nostro Sole”. Il lavoro riformula la lunga ricerca della vita oltre la Terra. L’acqua resta necessaria. Ma potrebbe non essere sufficiente. Il destino di un pianeta, sterile o vivente, potrebbe dipendere da un delicato equilibrio chimico raggiunto nei suoi primi momenti di fusione, molto prima che si formassero oceani, atmosfere o continenti.
