La vita nei mondi alieni

Naturalmente, sarebbe ideale poter osservare gli esopianeti non solo indirettamente, quando passano davanti alla loro stella madre, ma anche fotografarli direttamente. Ma si tratta di un'impresa difficile, perché gli esopianeti sono appena visibili accanto alla loro luminosa stella madre. Quanz sta ora lavorando con altri ricercatori per sviluppare un dispositivo che sarà utilizzato nell'Extremely Large Telescope (ELT). L'ELT è attualmente in costruzione nel deserto cileno di Atacama e, con un diametro dello specchio di 39 metri, amplierà presto in modo massiccio le possibilità di osservazione degli astronomi. "Con l'ELT, per la prima volta saremo in grado di fotografare direttamente un pianeta simile alla Terra in una stella vicina, coprendo la luce della stella madre", spiega Quanz.

Sempre nuove sorprese

Ma dove dovrebbero cercare la vita i ricercatori? Quali segnali dovrebbero cercare? I modelli fisici, come quelli sviluppati da Judit Szulágyi, professoressa assistente di Astrofisica computazionale, e dal suo gruppo, forniscono degli indizi. Li usa per ricostruire come si formano gradualmente i pianeti dal disco iniziale di polvere e gas in una giovane stella e quali oggetti dovrebbero essere esaminati più da vicino con i telescopi. Le forze gravitazionali, i movimenti dei gas, l'interazione della luce stellare con la materia e il magnetismo sono tutti fattori che devono essere presi in considerazione in questi modelli. Se si calcolano innumerevoli combinazioni diverse con questi parametri, si ha un'idea di quanto possano essere diversi i mondi planetari nell'universo.

Tuttavia, è stato dimostrato più volte che la natura ha molto di più da offrire di quanto previsto dai modelli. Ad esempio, i primi esopianeti sono stati una sorpresa scientifica, poiché fino ad allora non si sapeva che pianeti giganti grandi come Giove potessero orbitare molto vicini alla loro stella madre. Anche l'esistenza delle cosiddette super-Terre, anch'esse composte da rocce ma grandi circa una volta e mezza la Terra, ha sorpreso i ricercatori. Anche se i modelli si rivelano ripetutamente imprecisi e la scienziata deve correggere i suoi calcoli, Szulágyi è soddisfatta: "Questo ci dà motivo di continuare a ripensare alla nostra idea di come si formano i pianeti".

Una domanda importante a cui Szulágyi vuole rispondere con i suoi modelli è l'origine dell'acqua. "La vita sulla Terra ha bisogno di acqua", spiega l'autrice. Per questo motivo, i luoghi in cui c'è traccia di acqua sono particolarmente interessanti per noi"."Anche nel nostro sistema solare ci sono luoghi di questo tipo che gli astronomi vogliono osservare più da vicino nei prossimi anni, ad esempio la luna di Giove Europa, dove probabilmente c'è un oceano d'acqua sotto una spessa superficie di ghiaccio, o la luna di Saturno Encelado, sulla cui superficie sono state osservate fontane di particelle di ghiaccio.

Mondi completamente diversi

Gli indizi su come potrebbero essere i mondi alieni in altri sistemi planetari provengono anche dalla geologia. Paolo Sossi, professore assistente di Planetologia sperimentale, studia nel suo laboratorio quali minerali esotici, liquidi e gas compongono l'interno e l'atmosfera di altri pianeti. "Nei nostri esperimenti simuliamo un'ampia gamma di condizioni", spiega. "Possiamo mostrare cosa succede sulla superficie dei pianeti e come è l'interno di questi corpi celesti".

La sfida è che attualmente sappiamo solo approssimativamente come sono composti chimicamente i pianeti. "Una prima stima della composizione può essere ottenuta dallo spettro di luce della stella madre", spiega Sossi. "Il modo in cui i vari elementi sono effettivamente distribuiti nel sistema planetario intorno alla stella può essere stimato in base alle masse e ai diametri dei pianeti e ai calcoli dei modelli. Il nostro sistema solare è un buon sistema di riferimento, poiché il 60-70% di tutti i sistemi stellari studiati hanno una composizione chimica simile. Sossi sta quindi cercando di capire meglio la formazione della Terra e dei suoi vicini utilizzando modelli numerici. Da questi potrà poi ricostruire la massa, il numero e la distribuzione dei pianeti in altre stelle.

Tuttavia, esistono anche stelle che hanno una composizione completamente diversa da quella del Sole. Ad esempio, contengono più carbonio e meno ossigeno. Di conseguenza, i pianeti che vi si trovano potrebbero essere composti da minerali diversi da quelli della nostra Terra, ad esempio. "Silicio e carburo di titanio, ma anche diamanti, potrebbero essere i minerali predominanti su questi pianeti ricchi di carbonio", spiega Sossi. E questo ha a sua volta un impatto sull'atmosfera di questi pianeti. È possibile che le gocce di pioggia su questi pianeti non siano fatte di acqua, ma di grafite.

Una visione a lungo termine

In definitiva, la ricerca della vita extraterrestre può avere successo solo grazie alla combinazione di diversi elementi. Le osservazioni con i telescopi, gli esperimenti in laboratorio e la modellazione numerica sono certamente pilastri importanti della ricerca. Tuttavia, sono necessari anche algoritmi intelligenti per filtrare la massima quantità di informazioni scientifiche dall'accozzaglia di dati di misura, nonché strumenti che forniscano esattamente i dati di cui i ricercatori hanno bisogno. "Lo sviluppo degli strumenti è fondamentale per noi ricercatori planetari", afferma Quanz. "Come ricercatori, dobbiamo capire come funzionano gli strumenti di misura, in modo da sapere quali informazioni ottenere da essi".

E ha bisogno di una prospettiva a lungo termine. Per questo Quanz sta già pensando a un passo avanti. È a capo di un'iniziativa internazionale che mira a far compiere alla ricerca di vita extraterrestre un grande passo avanti con una delle principali missioni scientifiche dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA) negli anni dal 2035 al 2050. "Stiamo raggiungendo i nostri limiti con i telescopi terrestri perché tutte le molecole rilevanti sono presenti anche nell'atmosfera terrestre e la Terra ha una temperatura simile a quella degli esopianeti a cui siamo interessati", spiega. "Se vogliamo superare questo enorme rumore di fondo sulla Terra, dobbiamo andare nello spazio. È l'unico modo per trovare tracce di vita nell'atmosfera degli esopianeti".

Purtroppo non è possibile installare nello spazio telescopi grandi come quelli del deserto di Atacama. Quanz e i suoi colleghi stanno quindi facendo una proposta audace nell'ambito del progetto "LIFE - Large Interferometer for Exoplanets": altri quattro piccoli telescopi dovrebbero essere posizionati nel punto di Lagrange L2, dove il telescopio James Webb sta facendo scalpore con le sue immagini spettacolari. "Se combiniamo i segnali di misura di diversi piccoli telescopi, avremo una risoluzione simile a quella di un singolo grande telescopio", spiega entusiasta Quanz. "Saremo quindi in grado, per la prima volta, di fotografare e caratterizzare chimicamente direttamente i pianeti simili alla Terra".

Prima di poterlo fare, è necessario risolvere una serie di compiti tecnici impegnativi: I telescopi devono volare in una formazione molto precisa che cambia continuamente a seconda dell'oggetto bersaglio; i segnali di misura dei singoli satelliti devono essere sincronizzati con estrema precisione; e poiché dagli esopianeti arriva poca luce, sono necessari sensori estremamente sensibili. Infine, ma non meno importante, anche l'approvvigionamento energetico è un aspetto critico, poiché il riallineamento dei satelliti richiede molto carburante.

Quanz è convinto che tutto questo sia tecnicamente possibile. Ma richiede un grande impegno, anche a livello di politica della ricerca. "In definitiva, è una questione di priorità", spiega. "Potremmo rispondere per la prima volta alla domanda sulla vita extraterrestre in modo empirico. Questo cambierebbe radicalmente la nostra visione del mondo. E dovremmo cogliere questa opportunità".