Il CICAP (Comitato Italiano per il Controllo delle Affermazioni sulle Pseudoscienze) è un'organizzazione scientifica e pedagogica che promuove un'indagine scientifica e critica nei confronti delle pseudoscienze.


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La ricerca della vita extraterrestre

Esistono altre forme di vita al di fuori del nostro pianeta?

Quando si pensa a forme di vita extraterrestri, la prima cosa che spesso viene in mente sono i racconti di fantascienza e gli avvistamenti di UFO. È comunque ben noto che molte missioni spaziali avevano, tra i loro obiettivi, quello di verificare la presenza di forme di vita su altri pianeti; è altrettanto noto che i risultati sono stati negativi. Di recente, tuttavia, i mezzi di comunicazione hanno dedicato un certo spazio alla notizia secondo cui sarebbero stati individuati batteri fossili in una meteorite proveniente da Marte: questo potrebbe indicare che la vita è esistita su Marte alcuni miliardi di anni fa. Anche altre recenti scoperte riguardano il tema della vita extraterrestre. In ogni caso, allo stato attuale delle conoscenze, non si sa con certezza se esiste, e nemmeno se è esistita, la vita al di fuori della Terra. Questo articolo si pone l'obiettivo di fare il punto delle conoscenze scientifiche attuali sull'argomento. L'idea secondo cui possano esistere forme di vita al di fuori del nostro pianeta ricorre con una certa frequenza nella storia della cultura occidentale moderna. Probabilmente essa è la conseguenza dell'abbandono del sistema cosmologico tolemaico, il quale prevedeva un universo finito con il nostro pianeta al suo centro, in posizione privilegiata. L'accettazione del sistema copernicano, eliocentrico, portò anche ad ipotizzare che non solo la Terra, ma neppure il Sole avesse una posizione privilegiata e che potessero esistere molti altri sistemi planetari ed altri pianeti come il nostro, magari anche abitati. Tali idee non erano la necessaria conseguenza dal sistema copernicano ed erano estranee al pensiero dello stesso Copernico, tuttavia ebbero crescente diffusione e trovarono il loro principale sostenitore in Giordano Bruno nel XVI secolo. Le ipotesi relative all'esistenza di altri mondi abitati si rivolsero inizialmente agli altri pianeti del nostro Sistema Solare: avendo la Terra perso la sua posizione privilegiata, tutti i pianeti conosciuti erano, almeno teoricamente, posti sullo stesso piano. Simili idee rimasero comunque allo stadio di pura speculazione fino all'inizio dell'era spaziale. La conquista dello spazio e la conseguente possibilità di "andare a vedere" cosa avviene su altri corpi celesti ha segnato una rivoluzione negli studi di planetologia e nell'immaginario collettivo. I risultati delle prime missioni spaziali sui corpi celesti più vicini (Luna, Marte) sono stati tuttavia decisamente negativi per quanto riguarda la presenza di forme di vita e la possibilità stessa di sviluppo della vita quale noi la conosciamo. L'immaginario collettivo non si è comunque scoraggiato: ne è testimonianza il grande successo di libri, racconti e film di fantascienza. L'argomento, comunque, non riguarda soltanto i cultori della fantascienza. Negli ultimi anni, come già accennato, varie scoperte scientifiche hanno introdotto importanti novità nel campo della ricerca di forme di vita extraterrestri, anche se la eventuale dimostrazione della loro esistenza, presente o passata, è decisamente di là da venire. La presente trattazione inizia tuttavia con un argomento che i planetologi ben conoscono da decenni: l?ho inserito perché riveste fondamentale importanza in tutto quello che segue.

L'acqua: un ingrediente fondamentale.

Lo sviluppo della vita quale noi la conosciamo richiede necessariamente la presenza di acqua allo stato liquido. L'acqua è il solvente in cui, sul nostro pianeta, avvengono tutti i processi biologici. Questa necessità pone un notevole limite alle condizioni compatibili con lo sviluppo della vita. Chiunque abbia già visto il diagramma di stato dell'acqua noterà una stranezza, relativa alla curva che separa il dominio della fase liquida da quello della fase vapore. La forma inconsueta di tale curva è conseguenza dell'utilizzo di una scala logaritmica per la pressione. Alla pressione ordinaria (1 atmosfera) l?acqua è liquida nell'intervallo di temperatura 0÷100 °C. Occorre tuttavia ricordare che, sulla superficie di altri pianeti, la pressione è notevolmente diversa: essa dipende dalle caratteristiche dell'atmosfera del pianeta. Su Venere, dove l'atmosfera è particolarmente densa, la pressione al suolo è pari a 90 atm; su Marte che, al contrario, presenta un'atmosfera molto rarefatta, la pressione è soltanto di 0.006 atm. Sovrapposte al diagramma di stato dell'acqua sono rappresentate le condizioni di pressione e di temperatura media sulla Terra, su Venere e su Marte. La conclusione che se ne ricava è che su Venere e su Marte non vi può essere acqua liquida, cosa che al contrario si verifica sul nostro pianeta. In aggiunta, non si conoscono altre sostanze aventi, allo stato liquido, proprietà paragonabili a quelle dell'acqua. Per quel che se ne sa attualmente, non è possibile lo sviluppo di forme di vita che facciano uso di un solvente diverso dall'acqua, il quale potrebbe essere presente allo stato liquido in condizioni di temperatura e pressione molto differenti da quelle della Terra. Ne consegue che la ricerca di una possibile vita extraterrestre coincide con la ricerca di acqua allo stato liquido. La vita sullo Terra necessita naturalmente anche di altri ingredienti oltre all'acqua: si tratta delle sostanze organiche. Si pensa che i primi esseri viventi si siano sviluppati a partire da vescicole isolate dall'ambiente acquoso circostante grazie ad uno stato lipidico. Il funzionamento di una cellula richiede inoltre, come elementi fondamentali, proteine (enzimi) ed acidi nucleici (DNA, RNA). Al momento è controverso quale delle due categorie di sostanze abbia svolto il ruolo chiave nelle prime cellule. In entrambi i casi, comunque, è necessaria la presenza di sostanze organiche contenenti azoto: amminoacidi nel primo caso (costituenti base delle proteine), basi azotate nel secondo (componenti fondamentali degli acidi nucleici). Varie sostanze organiche si trovano nelle nubi interstellari da cui hanno origine le stelle, negli spazi interplanetari e sulle meteoriti: la chimica organica spaziale si è rivelata insospettabilmente complessa. Tali scoperte hanno forse risolto il problema della formazione delle sostanze organiche: resta quello della loro combinazione in sistemi sempre più complessi. Tra le molecole organiche, gli acidi nucleici sono particolarmente sensibili alla radiazione ultravioletta, in grado di danneggiarli. Nello spazio tale radiazione, proveniente dal Sole, è molto intensa. Poiché gli acidi nucleici sono componenti fondamentali per la vita, ne deriva che un ambiente in grado di permettere lo sviluppo della stessa deve essere riparato da tale radiazione. Nel caso del nostro pianeta il riparo è costituito dall'atmosfera.

Sono esistiti batteri su Marte?

L'idea secondo la quale potesse esistere la vita su Marte risale almeno alla fine del secolo scorso. All'epoca, l'osservazione del pianeta con telescopi sufficientemente potenti aveva evidenziato una vasta rete di strutture, originariamente identificate come canali di irrigazione, e cambiamenti stagionali di colore interpretati come conseguenza della presenza di vegetazione. Si era ipotizzata l?esistenza di una civiltà tecnologicamente avanzata, ma osservazioni successive hanno smentito tali conclusioni. I "canali" di Marte sono probabilmente un'illusione ottica, conseguenza del fatto che l'immagine telescopica del pianeta è raramente nitida; in ogni caso, sulla superficie di Marte non esistono strutture in grado di rendere conto dell'osservazione dei canali. I cambiamenti di colore stagionali sono dovuti a tempeste di sabbia e di polvere che coinvolgono vaste aree della superficie di Marte. Più di recente, le sonde Viking 1 e 2 sono atterrate sul pianeta, analizzando la composizione del suolo e cercando eventuali tracce di attività biologica. L'esito è stato decisamente negativo: Marte è privo di vita e gli ambienti del pianeta sono inospitali. Le condizioni di temperatura e pressione al suolo inoltre, come si è visto, impediscono l'esistenza dell'acqua sotto forma liquida. La ragione principale è l'atmosfera rarefatta di Marte, che non riesce ad accumulare in misura sufficiente l'energia proveniente dal Sole. Senza atmosfera, il nostro stesso pianeta avrebbe una temperatura media inferiore a 0 °C; Venere, al contrario, ha un'atmosfera molto densa e la temperatura alla superficie è molto elevata. Tuttavia la situazione non è sempre stata identica: tra 4,5 e 3,5 miliardi di anni fa c'era acqua liquida su Marte, ne sono testimonianza le tracce di erosione che il suolo del pianeta ancora conserva. In quel periodo vi era una notevole attività vulcanica, con conseguente emissione di gas che costituirono la primitiva atmosfera del pianeta: tale atmosfera garantiva una temperatura superficiale sufficientemente elevata per mantenere l'acqua allo stato liquido. L'attrazione gravitazionale marziana è tuttavia troppo bassa per trattenere i gas, che tendono lentamente a fuoriuscire nello spazio. Con la fine dell'attività vulcanica, in seguito al raffreddamento dell'interno del pianeta, cessarono i contributi gassosi all'atmosfera, che si disperse nello spazio. La conseguente diminuzione della temperatura portò Marte ad assumere l'aspetto odierno. L'urto tra un asteroide ed un pianeta, se l'attrazione gravitazionale del pianeta è sufficientemente bassa, può proiettare nello spazio frammenti della superficie planetaria. La meteorite denominata ALH84001, caduta in Antartide 13000 anni fa e rinvenuta nel 1984, avrebbe proprio questa origine. Alcune caratteristiche (rapporti isotopici degli elementi che la compongono) hanno consentito di dimostrarne la provenienza da Marte. Recentemente, l'esame microscopico di ALH84001 ha permesso di individuare forme identificate come batteri fossili, quali si possono trovare nei giacimenti terrestri risalenti all'era Archeozoica. I batteri fossili marziani avrebbero un?età di 3,5 miliardi di anni, avrebbero subito il processo di fossilizzazione su Marte per essere successivamente proiettati nello spazio una decina di milioni di anni fa in seguito alla caduta di un asteroide. Dopo vari milioni di anni di vagabondaggio nello spazio, la roccia contenete tali reperti è stata catturata dal campo gravitazionale terrestre e 13000 anni fa è caduta in Antartide. Nel 1984 la roccia è stata rinvenuta da una spedizione scientifica, riconosciuta come meteorite e catalogata come ALH84001. La scoperta di batteri fossili su ALH84001 dimostrerebbe dunque l?esistenza di forme di vita su Marte nel periodo in cui sul pianeta esisteva acqua allo stato liquido. Le cose, tuttavia, non sono così semplici. La ricerca di batteri fossili in giacimenti antichi del nostro pianeta è pratica corrente in micropaleontologia. L'identificazione di un fossile batterico è comunque un'operazione complessa in quanto il rischio di confusione con strutture di origine puramente minerale è sempre in agguato. Per evitare questo problema, i micropaleontologi applicano delle procedure di identificazione: le strutture non devono essere isolate ma devono formare colonie, si devono osservare cellule in fase di divisione, le dimensioni devono essere comparabili con quelle dei batteri attuali (almeno 25 µm di diametro se sferici). I presunti batteri fossili di ALH84001 hanno dimensioni di 20100 nm (1 nm = 1 miliardesimo di metro, 1 µm = 1 milionesimo di metro), vale a dire un centinaio di volte più piccoli dei più piccoli batteri terrestri. E' ben vero che forme di vita sviluppatesi su un altro pianeta non devono necessariamente assomigliare a quelle terrestri, tuttavia, se ALH84001 fosse una roccia del nostro pianeta, l'identificazione su di essa di batteri fossili non sarebbe considerata corretta. Il rischio che semplici microstrutture minerali siano state confuse con batteri marziani fossili, di conseguenza, esiste e non può essere ignorato. Simili osservazioni sollevano qualche dubbio sulla scoperta di batteri marziani, così che tale notizia non può essere accettata senza riserve allo stato attuale delle conoscenze. Viceversa, l'esistenza di acqua liquida su Marte alcuni miliardi di anni fa ha ricevuto ulteriore conferma dagli studi eseguiti su ALH84001: la meteorite presenta globuli di carbonati derivanti da un processo di precipitazione a partire da soluzioni acquose.

I ghiacci di Europa

Europa è un satellite di Giove, scoperto da Galileo nel 1610. Puntando il suo cannocchiale verso Giove, Galileo scoprì quattro satelliti, i cosiddetti "satelliti galileiani" o "satelliti medicei" come lo scopritore li battezzò originariamente. In ordine di distanza crescente da Giove, si tratta di Io, Europa, Ganimede e Callisto. Le loro orbite attorno a Giove giacciono quasi sullo stesso piano e, viste da Terra, appaiono di taglio. Giove possiede inoltre almeno altri 12 satelliti, più piccoli, oltre ad un piccolo anello. La superficie di Europa è ricoperta di ghiaccio. Parlando dei pianeti esterni del sistema solare, talvolta il termine "ghiaccio" è utilizzato con una certa libertà ad indicare varie sostanze che, alle temperature estremamente basse tipiche di quei mondi (da -150 a -230 °C), si presentano allo stato solido: anidride carbonica, ammoniaca, metano. Nel caso di Europa è bene precisare che si tratta proprio di acqua allo stato solido. La coltre di ghiacci di Europa, fotografata dalla sonda Voyager 2, appare solcata da numerose fratture: esse indicano, con ogni probabilità, la presenza di acqua liquida al di sotto del ghiaccio. I movimenti dell'acqua si trasmettono al ghiaccio soprastante così come, sul nostro pianeta, avviene per il mantello fluido e la crosta solida: l'effetto risultante è simile alla nostra deriva dei continenti. Resta da spiegare il motivo della presenza di acqua allo stato liquido. Si è detto che la temperatura nei pressi di Giove è pari a -150 °C. In queste condizioni l'acqua è presente sotto forma di ghiaccio: ne consegue che su Europa vi deve essere una qualche sorgente di calore. Il satellite è troppo piccolo per aver conservato del calore interno dall'epoca della sua formazione: Europa ha all'incirca le dimensioni della Luna, su cui l'assenza di attività vulcanica denota la completa dissipazione del calore interno. Lo stesso Marte ha cessato da tempo ogni attività di tal genere: essa si conserva sul nostro pianeta per effetto delle dimensioni maggiori (l'interno del nostro pianeta presenta temperature che raggiungono anche 4000 °C). Nel caso di Europa la fonte di calore è rappresentata dagli effetti mareali che sono conseguenza dell'attrazione gravitazionale di Giove. La differenza fra la forza di attrazione esercitata sulla faccia del satellite rivolta verso Giove e quella esercitata sulla faccia opposta provoca degli attriti interni con conseguente riscaldamento. Gli effetti delle forze mareali, inoltre, diminuiscono al crescere della distanza da Giove. Per quanto riguarda Io, la cui distanza da Giove è all'incirca metà di quella di Europa, gli effetti mareali sono particolarmente intensi: il satellite presenta una notevole attività vulcanica con colate di zolfo fuso alla temperatura di 112 °C. Su Europa, più distante, gli effetti mareali forniscono calore sufficiente a mantenere dell'acqua allo stato liquido, sotto la coltre di ghiaccio. Se si considera Callisto, il più lontano da Giove fra i satelliti galileiani, le forze mareali sono trascurabili, la temperatura media alla superficie è di -150 °C e non si hanno tracce di attività geologica. La probabile presenza di acqua su Europa realizza dunque una condizione necessaria (ma non sufficiente) per lo sviluppo della vita. Le conoscenze attuali, peraltro, si fermano qui. D'altro canto è abbastanza evidente che i mari di Europa non sono illuminati dalla luce del Sole: a tale distanza dalla stella (780 milioni di km, oltre cinque volte la distanza Terra-Sole) la luce è molto scarsa e la spessa coltre di ghiaccio ne impedisce del tutto il passaggio nella zona sottostante. Tuttavia, per quanto ciò possa apparire sorprendente, la vita non ha bisogno di luce per svilupparsi. Sul nostro stesso pianeta esistono comunità di organismi che vivono in prossimità delle sorgenti calde sul fondo degli oceani: in tali zone la luce è assente e, per di più, i loro abitanti sono del tutto autosufficienti, non avendo bisogno di contributi esterni al loro ambiente per sopravvivere. Naturalmente non sappiamo se su Europa esistano situazioni simili: al momento tutto ciò resta una congettura, forse affascinante, ma nulla più.

Altri sistemi planetari

Dal tempo dell'introduzione del sistema copernicano molte persone hanno pensato che il nostro sistema solare non fosse unico nell'universo: ne era convinto, ad esempio, Giordano Bruno (1548-1600). La ricerca di altri sistemi planetari è stata tuttavia a lungo ostacolata dalla mancanza di telescopi sufficientemente potenti. Soltanto di recente è stato possibile dimostrare l'esistenza di pianeti orbitanti intorno a stelle diverse dal Sole. Negli anni '80 l'interesse si è concentrato su ßPictoris, circondata da un anello di gas e polveri all'interno del quale si potrebbe essere già formato un pianeta gigante. Il primo pianeta extrasolare ad essere scoperto, alla fine del 1995, è stato però un pianeta gigante orbitante attorno alla stella 51Pegasi. Per "pianeta gigante" si intende un pianeta caratterizzato da massa elevata e da uno spesso involucro gassoso: nel nostro sistema solare sono pianeti giganti Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Le scoperte sono proseguite a ritmo incalzante: a metà del 1996 si contavano sedici pianeti extrasolari. In seguito alcune di queste scoperte sono state seriamente messe in discussione, ma non tutte: l'esistenza di pianeti al di fuori del Sistema Solare è, al giorno d'oggi, un fatto accertato. Più di recente è stato scoperto un intero sistema planetario orbitante intorno alla stella upsilon Andromedae, a 44 anni luce di distanza da noi. In questo caso si tratta di tre pianeti giganti: la struttura del sistema planetario è rappresentata in Figura 4. Nella stessa figura sono rappresentate le dimensioni dell'orbita terrestre intorno al Sole. Il confronto suggerisce la principale differenza tra il Sistema Solare e la maggior parte degli altri sistemi planetari recentemente scoperti. Nel Sistema Solare i pianeti più vicini al Sole sono pianeti rocciosi (Mercurio, Venere, Terra, Marte), mentre il più vicino dei pianeti giganti, Giove, ha una distanza dal Sole cinque volte superiore a quella della Terra. Al contrario, la maggior parte dei pianeti giganti scoperti orbitano a poca distanza dalla loro stella, come appare chiaramente dalla Figura 4, in disaccordo con le attuali teorie relative alla genesi dei sistemi planetari. Non è comunque sorprendente che tali teorie, elaborate a partire dall'osservazione di un unico sistema planetario, il nostro, non si adattino ad altri sistemi. I pianeti giganti, dotati di grande massa e di una superficie gassosa analoga a quella di Giove, non sono ambienti in grado di ospitare la vita quale noi la conosciamo. La strumentazione di cui oggi disponiamo non è peraltro in grado di identificare un pianeta delle dimensioni della Terra orbitante intorno ad un'altra stella. Comunque il fatto che, al momento, non si sia in grado di rilevare la presenza di pianeti rocciosi non significa che essi non esistano. Per quello che se ne sa al giorno d'oggi, solamente questi pianeti possono essere candidati ad ospitare forme di vita, sempre che su di essi le condizioni siano favorevoli. In definitiva, si è dimostrato che il Sistema Solare non è l'unico sistema planetario esistente. I pianeti extrasolari finora scoperti non sono in grado di ospitare la vita, ma è opinione comune che candidati adatti potranno essere scoperti in futuro, quando si disporrà di strumentazione più sofisticata. Considerando che, nella nostra Galassia, esistono circa 400 miliardi di stelle, molte delle quali possiedono un sistema di pianeti, le probabilità che la vita possa essersi sviluppata altrove sono molto elevate. Anche le distanze nell'universo, però, sono molto elevate: a causa di tali distanze la probabilità di entrare in contatto con forme di vita extraterrestre sono molto basse. Se poi non ci si accontenta di forme di vita semplici come i batteri ma si spera di poter incontrare extraterrestri intelligenti, le probabilità diventano remote, con buona pace di chi crede negli UFO. Nel Sistema Solare, se si esclude la Terra, ambienti favorevoli allo sviluppo della vita sono forse esistiti su Marte in un periodo compreso tra 4,5 e 3,5 miliardi di anni fa. E' possibile che tali ambienti possano esistere adesso su Europa. Va comunque sottolineato che, al momento, nessuna prova affidabile è disponibile a favore di queste congetture. Se davvero la vita è esistita su Marte o esiste su Europa, non ci si devono comunque attendere manifestazioni spettacolari: la cellula batterica rappresenta presumibilmente il massimo livello di complessità che può essere raggiunto in tali ambienti, sicuramente meno ospitali rispetto al nostro pianeta.

Davide Vione
Dottorando in Chimica dell'Ambiente presso l'Università di Torino

Bibliografia

P. CHIORBOLI, Chimica generale ed inorganica, UTET, Torino 1989.
P. GILLET, P. THOMAS, Vie sur Mars: la controverse, La Recherche 295 (1997), 28-32.
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S. RUPHY, Vraies ou fausses planètes? La Recherche 297 (1997), 30-31.
J. SCHNEIDER, Enfin, un autre système solaire, La Recherche 321 (1999), 28-29.
A.A.V.V., Astronomia. Alla scoperta del cielo, Armando Curcio Editore.

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