Patrick Gasda è uno scienziato del gruppo Space Science and Applications del Los Alamos National Laboratory. Come membro del team OrganiCam, lavora con il team leader Roger Wiens per studiare la geochimica e l’astrobiologia di Europa. La fase concettuale di OrganiCam è finanziata dal programma Laboratory Directed Research and Development. Gasda ha contribuito con questo articolo alle voci esperte di Space.com: Op-Ed & Insights.
Nella deludente assenza di piccoli alieni verdi su una delle lune di Giove o di una civiltà che costruisce canali su Marte, la caccia alla vita oltre la Terra mette a dura prova la nostra abilità scientifica e tecnologica. Se troviamo la vita là fuori, sarà minuscola, su scala molecolare.
Dopo un lancio di successo a fine luglio, il rover Perseverance della NASA sta navigando silenziosamente nello spazio nel suo viaggio di sette mesi verso Marte, dove perlustrerà il cratere Jezero alla ricerca di prove di abitabilità e vita. In questo pacifico interludio prima che il rover tocchi il Pianeta Rosso all’inizio del prossimo anno, abbiamo tempo per pensare alle future missioni alla ricerca di vita su altri corpi planetari del sistema solare.
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Queste missioni andranno a caccia di molecole organiche biologiche, i mattoni a base di carbonio che compongono tutti gli esseri viventi che conosciamo. Questo perché, se alla fine troveremo vita – o prove di vita passata – su Marte o da qualche altra parte, non sarà un piccolo alieno verde. Sarà una biomolecola o vita batterica fossilizzata.
La ricerca si concentra su ambienti abitabili su Marte e oltre. Recenti missioni verso i pianeti esterni hanno osservato prove di pennacchi di vapore acqueo dalla luna di Giove Europa, che solleva l’intrigante possibilità di molecole organiche sulla sua superficie, provenienti dall’oceano sottostante. I veicoli spaziali hanno rilevato molecole organiche all’interno di pennacchi provenienti da Encelado, la luna di Saturno. Più recentemente, la sonda Dawn della NASA ha volato entro 35 chilometri dalla superficie di Cerere, un pianeta nano nella cintura degli asteroidi, e ha rilevato salamoia e una probabile vasta e profonda riserva di acqua salata liquida.
Questi sono tutti luoghi ad alta priorità per cercare.
Come uno dei luoghi più probabili per trovare la vita – e certamente il più vicino – Marte continua a comandare la nostra attenzione. Anche se la terra fredda e secca, l’atmosfera sottile e le radiazioni estreme in superficie sono ostili alla vita, il rover Curiosity della NASA, che sta esplorando Marte, ha trovato molecole organiche. Ma sono biologiche? È difficile dirlo perché qualsiasi molecola sulla superficie sarebbe stata gravemente danneggiata dalle radiazioni nel corso di milioni di anni.
Le sostanze organiche biologiche potrebbero essere più diffuse nelle grotte di lava di Marte. Al riparo nelle profondità del sottosuolo, la vita potrebbe un tempo aver prosperato – o lo fa ancora? – in salamoie salate che filtravano da laghi superficiali ormai scomparsi. L’acqua salata ha una temperatura di congelamento più bassa dell’acqua normale, e il calore sotterraneo profondo dal mantello di Marte potrebbe mantenere l’acqua liquida.
Per scoprire se la vita potrebbe aver formato una qualsiasi delle molecole organiche su Marte, dobbiamo inviare strumenti in grado di rispondere a questa domanda, ma esplorare Marte in profondità nel sottosuolo è un compito arduo. La maggior parte dei tubi di lava conosciuti su Marte hanno almeno un lucernario che si apre sulla superficie. Mentre non sappiamo quanto siano profonde queste grotte, le loro bocche sono larghe 300 piedi (91 metri), e si pensa che alcune scendano almeno un quarto di miglio (0,4 km) sottoterra.
Perché non volarci dentro? Per farlo, i nostri strumenti devono essere semplici, robusti, leggeri e compatti. Lo stesso vale per l’invio di strumenti negli ambienti difficili, ghiacciati e ad alta radiazione di Europa, Encelado o Cerere. Per soddisfare questi criteri impegnativi, Los Alamos National Laboratory ha sfruttato l’esperienza di progettazione e messa in campo di strumenti per l’esplorazione dello spazio per sviluppare un nuovo modello, OrganiCam.
La vita su Marte: Esplorazione e prove
Uno strumento precursore sviluppato a Los Alamos, ChemCam, sta attualmente esplorando Marte sul rover Curiosity. Seduto in alto sull’albero del rover, ChemCam spara un raggio laser infrarosso su rocce e suoli, creando un plasma caldo. Lo strumento misura poi i colori della luce nel plasma, che forniscono indizi sulla composizione elementare delle rocce. Una macchina fotografica fornisce fotografie altamente dettagliate degli obiettivi laser, che aiutano anche gli scienziati a determinare la geologia della superficie.
Le scoperte di ChemCam hanno approfondito la nostra conoscenza di Marte come un pianeta un tempo più caldo e abitabile, hanno rivoluzionato la nostra comprensione della geologia del pianeta e ci hanno spinto a rivedere al rialzo le nostre stime delle abbondanze precedenti di acqua superficiale e di ossigeno nell’atmosfera – entrambe condizioni per la vita.
SuperCam, sviluppata congiuntamente da Los Alamos con l’agenzia spaziale francese, è ChemCam su steroidi. Ora navigando verso Marte come parte della missione Perseverance’s Mars 2020, SuperCam combina le capacità di chimica remota di ChemCam e l’imaging con due tecniche di mineralogia, rendendola ancora migliore nel rilevare i composti legati alla possibilità della vita. Inoltre, può registrare il suono attraverso un microfono, una prima volta su Marte.
Come prossimo ramo dell’albero genealogico, OrganiCam porta ulteriori innovazioni, tra cui l’unico imaging a fluorescenza veloce per rilevare non solo sostanze organiche, ma biomolecole. Ecco come funziona. Quando stimolate dal laser, le molecole organiche biologiche emettono rapide esplosioni di luce (circa 100 nanosecondi). Ma altri materiali, come la roccia, emettono luce più lentamente (da microsecondi a millisecondi). OrganiCam usa la stessa telecamera super-veloce di SuperCam per misurare queste emissioni veloci, permettendoci di discriminare i segnali biologici dalle rocce di sfondo. Come passo successivo nell’analisi dello strumento, la spettroscopia Raman identifica la struttura molecolare dei materiali biologici, così possiamo distinguere il calcare da una roccia vulcanica.
OrganiCam dispone anche di lenti ultra-indurite dalle radiazioni, una maggiore efficienza energetica e un design più leggero e compatto rispetto ai suoi predecessori, quindi un piccolo drone potrebbe portarlo in molti più posti su Marte di quanto potrebbe andare facendo il piggybacking su un rover. Ancora meglio, un drone potrebbe portare lo strumento in profondità in una di quelle grotte di lava. OrganiCam potrebbe anche essere facilmente adattato a una missione su un mondo ghiacciato. (Potete vedere un video su OrganiCam qui.)
OrganiCam può essere puntato anche su attività più terrene. Può rilevare in modo non distruttivo materiali biologici in campioni unici senza distruggerli, come il materiale restituito dalle missioni dai pianeti esterni e dagli asteroidi, e può valutare la presenza di elementi biologici organici in camere bianche, ospedali o altre strutture sterili, per aiutare ad arginare la diffusione di infezioni o impurità nei processi industriali.
Mentre questi sono incarichi degni per questo nuovo strumento, per quelli di noi nel team di Los Alamos che ha sviluppato OrganiCam, il richiamo di trovare prove di vita su un altro pianeta, una luna, un asteroide o una cometa è la motivazione schiacciante. Una scoperta di quella portata è il sogno di ogni scienziato. Spero che ne avremo la possibilità.
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