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49 L’astrobiologia

Sulla Terra, la vita prospera. L’idea che esistessero forme di vita al di fuori del nostro pianeta ci ha accompagnato per gran parte della nostra storia: si pensi ai canali marziani, o alle osservazioni di creature volanti sulla Luna. Man mano che procedeva l’esplorazione del Sistema Solare, tuttavia, ci siamo sentiti sempre più circondati dalla desolazione. La vita è resistente, certo, ma sembra che per prosperare non possa fare a meno di particolari condizioni. L’astrobiologia si propone di capire come possa svilupparsi la vita nel cosmo, e dove.

La vita fece la sua comparsa sulla Terra poco dopo la formazione del pianeta,

quattro miliardi e mezzo di anni fa. Il ritrovamento di stromatoliti fossili – grovigli di materiale organico di forma tondeggiante – ha dimostrato la presenza di cianobatteri sul pianeta già tre miliardi e mezzo di anni fa. A quell’epoca si stava sviluppando anche la fotosintesi, il processo chimico che sfrutta la luce solare per trasformare le sostanze chimiche in energia. Le rocce più antiche che si conoscano, scoperte in Groenlandia, risalgono a 3,85 miliardi di anni fa, il che significa che la vita si formò in un arco di tempo relativamente ristretto.

Le teorie sull’origine della vita sono vecchie quanto le specie viventi, e altrettanto varie. Le prime osservazioni di microorganismi (batteri, protozoi) risalgono al XVII, quando fu inventato il microscopio. L’apparente semplicità dei batteri spinse gli scienziati a ipotizzare che le loro colonie potessero svilupparsi spontaneamente a partire dalla materia inanimata. Quando si accorsero che i microorganismi erano capaci di replicarsi, però, si convinsero che la vita era in grado di generarsi autonomamente. Nel 1861, Louis Pasteur provò inutilmente a creare dei batteri da un brodo di coltura sterile ricco di sostanze nutritive. La costruzione del primo organismo si rivelava problematica.

Charles Darwin si interessò al problema dell’origine della vita in una lettera del 1871 al botanico Joseph Hooker: secondo Darwin, era possibile che tutto avesse avuto inizio «in qualche piccolo stagno caldo, in presenza di ogni sorta di ammoniaca e di sali fosforici, luce, calore, elettricità, ecc. così da formare un qualche composto proteico già pronto a subir mutamenti anche più complessi».

Il brodo primordiale  La spiegazione di Darwin si avvicina a quella accettata dagli scienziati moderni, a parte una differenza sostanziale. Non essendoci piante e altri sorgenti biologiche di ossigeno, l’atmosfera terrestre primordiale, a differenza di quella odierna, non conteneva ossigeno bensì metano, ammoniaca, acqua e altri gas che privilegiarono determinate reazioni chimiche a svantaggio di altre. Nel 1924, Alexander Oparin ipotizzò che in tali condizioni «potesse essersi formato un brodo primordiale di molecole». In un’atmosfera ricca di ossigeno, quelle stesse reazioni non avrebbero potuto aver luogo.

Sulla Terra primordiale le condizioni erano infernali, come si può capire dal nome del periodo geologico corrispondente (èra Adeana). Apparsi sul pianeta già duecento milioni di anni dopo la sua formazione, i primi oceani erano bollenti e acidi. Il grande bombardamento tardivo era ancora in corso, ed è probabile che gli impatti degli asteroidi sulla superficie terrestre fossero un evento frequente.

Le turbolenze del clima, cui si aggiungevano tempeste elettriche e piogge torrenziali, rendevano il luogo assolutamente inospitale. Eppure può darsi che proprio queste condizioni abbiano contribuito alla nascita della vita. Le miriadi di organismi che prosperano intorno alle sorgenti idrotermali sul fondo marino dimostrano che l’acqua bollente e l’oscurità non costituiscono un ostacolo, a patto che non manchino le sostanze nutritive. Ciò detto, i primi organismi dovettero svilupparsi in un modo o nell’altro da un insieme di molecole complesse.

Le condizioni ostili presenti sulla Terra primordiale potrebbero aver costituito l’ambiente ideale per la creazione di molecole organiche. Gli esperimenti di laboratorio condotti nel 1953 da Stanley L. Miller e Harold C. Urey dimostrarono la possibilità di creare piccole molecole fondamentali per la vita, come gli amminoacidi, facendo passare una corrente elettrica in una miscela gassosa di metano, ammoniaca e idrogeno. Nei decenni successivi, tuttavia, gli scienziati non hanno fatto molti progressi. La costruzione delle prime cellule a partire dalle molecole è un’operazione architetturale tutt’altro che banale; un indizio su un possibile precursore è rappresentato dalle strutture a baccello che si possono formare con i grassi. Su processi quali la divisione cellulare e l’avvio di un motore chimico – il metabolismo – resta ancora molto da imparare. Fino ad oggi nessuno è mai riuscito a costruire una proto-cellula convincente partendo da zero.

La panspermia  Una possibilità alternativa è che le molecole complesse – o addirittura i primi, semplici organismi biologici – si siano formati nello spazio.

Più o meno nello stesso periodo dell’esperimento di Miller e Urey, l’astronomo Fred Hoyle formulava il concetto di «panspermia», secondo il quale la vita era stata portata sulla Terra dalle meteoriti e dalle comete che vi erano cadute. Può sembrare una teoria inverosimile, ma lo spazio è pieno di molecole, alcune delle quali complesse. Nel 2009, Stardust, una sonda della NASA, ha raccolto un campione di materiale espulso dalla cometa Wild-2 e lo ha portato sulla Terra; dalle analisi è emersa la presenza della glicina, un amminoacido.

Per saperne di più sulle condizioni che potrebbero aver dato origine a forme di vita primordiale e sulle modalità di diffusione delle molecole, gli astrobiologi non vedono l’ora di esplorare alcuni luoghi chiave del nostro Sistema Solare. Il primo di questi è Marte. Oggi la sua superficie è arida, ma in passato doveva esserci l’acqua.

C’è ghiaccio in prossimità dei poli marziani, e le immagini inviate dal robot Mars Rover hanno dimostrato che un tempo sulla superficie marziana scorreva l’acqua, in piccoli ruscelli o alimentata dalle fluttuazioni di una falda freatica sotterranea.

Nell’atmosfera del pianeta rosso, inoltre, è stata rivelata la presenza di metano, facendo pensare a una sua origine geologica o addirittura biologica.

Turismo astrobiologico  La luna più grande di Saturno, Titano, è un altro luogo che potrebbe ospitare forme di vita e che, per certi versi, assomiglia alla Terra dei primordi. Pur trovandosi nelle gelide regioni esterne del Sistema Solare, è avvolto in una spessa atmosfera di azoto contenente un gran numero di molecole organiche, tra cui il metano. Nel 2005 Titano è stata visitata da una sonda sganciata da Cassini, il satellite lanciato dalla NASA per studiare Saturno. La capsula, battezzata Huygens in onore del fisico olandese del XVII secolo che scoprì Titano, ha attraversato le nubi dell’atmosfera della luna e si è posata su una superficie di metano solido. Titano possiede continenti, dune di sabbia, laghi e forse persino fiumi; al posto dell’acqua e del ghiaccio, però, troviamo metano ed etano allo stato solido e liquido. C’è chi ritiene che un ambiente del genere potrebbe ospitare forme di vite primitive, ad esempio batteri che si nutrono di metano.

Un’altra luna di Saturno, Encelado, è una meta ambita dell’astrobiologia. Nel sorvolare la sua superficie coperta di ghiaccio, la sonda Cassini ha notato un grande pennacchio di vapore acqueo proveniente da alcune fessure in prossimità del polo Sud. Il vapore generato da una zona calda sottostante esce dalle spaccature createsi a causa delle forze di marea che deformano la luna e che sono dovute alla vicinanza di Saturno. Forme di vita potrebbero sopravvivere sotto la superficie, là dove c’è acqua allo stato liquido.

La destinazione più probabile per la prossima missione dedicata all’astrobiologia è Europa, una delle lune di Giove: sotto la superficie ghiacciata, infatti, si cela un oceano di acqua allo stato liquido. La superficie di Europa è liscia come quella di Encelado, segno di una fusione recente, ed è attraversata da una rete di fessure sottili che indicano, anche in questo caso, un riscaldamento dovuto alle deformazioni mareali. Nell’oceano di Europa, le cui caratteristiche potrebbero ricordare quelle presenti sulla Terra negli abissi marini e nei laghi antartici sepolti nel ghiaccio, potrebbero essersi sviluppate forme di vita. Gli astrobiologi stanno progettando una missione che dovrebbe partire nel 2020 con l’obiettivo di perforare la superficie ghiacciata di Europa alla ricerca di segni di vita.