Astrobiologia: Conferenza di Emmanuelle Javaux (Liegi)

Il 7 Marzo ho avuto modo di partecipare ad una conferenza dal titolo: Fausses idées et controverses en astrobiologie : l'étude de l'origine, l'évolution et la distribution de la vie dans l’univers. (False idee e controversie in astrobiologia: lo studio dell'origine, l'evoluzione e la distribuzione della vita nell'universo). La conferenza è stata tenuta da Emmanuelle Javaux (http://reflexions.ulg.ac.be/cms/c_25621/en/javaux-emmanuelle), cattedratica all'università di Liegi in Paleontologia, Astrobiologia e Geologia.

Nonostante il titolo (estremamente interessante, ma di nicchia) sono stato estremamente stupito nel vedere che il numero di partecipanti alla conferenza ha raggiunto i 250 iscritti (e c'erano tutti). Il teatro era pieno, tra studenti, personale universitario e gente comune, tanto per dire l'interesse che questa materia ha nel popolo liegino.

Nel testo che segue ho riportato i passaggi più importanti, cercando di essere il più completo possibile ma senza rivedere la grammatica, quindi abbiate pietà per eventuali strafalcioni. Ho aggiunto alcune foto (brutte) delle slides proiettate ed ho introdotto dei link esterni (principalmente verso wikipedia ed in inglese) per chi volesse approfondire alcuni termini oscuri o tematiche. Aggiunte personali, al fine di completare il testo con immagini, sono inoltre presenti qui e là

Durante le due ore trascorse davvero velocemente, Emmanuelle ha iniziato il tema presentando l'albero della vita, la differenziazione tra i Bacteria, Eucarya ed Archaea, la posizione di LUCA (Last Universal Common Ancestor) che corrisponde al nostro più antico antenato, cioè all'organismo complesso più antico da cui tutti gli organismi attuali provengono (e NON l'organismo più antico in assoluto)

L'approccio per la descrizione dell'analisi dell'origine della vita è stato analizzato da due punti di vista, quello Biologico-Geologico-Paleontologico-Geochimico e quello Fisico-Biologico-Chimico-Astrofisico + l'Analisi Filosofica e della Storia del Pensiero Scientifico. Si vede bene come la sinergia tra materie apparentemente separate tra loro sia utilizzata e non si rifletta invece per compartimenti stagni.

Quali sono state le condizioni minime necessarie per far si che la vita abbia potuto svilupparsi? Acqua liquida, CHONPS (Carbonio, Idrogeno, Ossigeno, Azoto, Fosforo, Zolfo), sorgenti di energia, Nutrimenti, altro?... Un accento è stato messo sulle proprietà dell'acqua, considerata come uno stabilizzatore di macromolecole, di proteine ed una sorta di "aggregante" molecolare.

Un accenno addirittura alla "memoria dell'acqua" è stato fatto. L'acqua inoltre possiede proprietà intrinseche quasi uniche come il fatto che la fase solida galleggia su quella liquida, possiede una grande coesione, l'evaporazione permette di creare un effetto serra e lo sviluppo di una pressione atmosferica che protegge i livelli inferiori al suolo.

Parlando di acqua si è passati alla definizione di zona abitabile (ZA) in un sistema planetario (zona in cui si trovano le condizioni per avere acqua allo stato liquido) ed ovviamente la recentissima scoperta di un sistema planetario multiplo di sette pianeti rocciosi e di dimensioni simili alla Terra di cui tre si trovano giustappunto nella cosiddetta zona abitabile in cui c'è la possibilità di avere acqua liquida. Acqua che pero' la si può rinvenire anche al di fuori della ZA, come nel caso dei satelliti Europa (di Giove) ed Encelado (di Saturno).

Marte pure lui ha posseduto più che probabilmente oceani assai estesi più di tre miliardi di anni fa, ma a causa di differenti effetti (come l'assenza di un campo magnetico e la piccola taglia) ha perso l'acqua sia nello spazio, sia accumulata nel sottosuolo (future spedizioni ne confermeranno o no la presenza).

Che origine ha avuto l'acqua sulla Terra? Principalmente le sorgenti sono state due, una vulcanica ed una extraterrestre, in particolare portata da asteroidi di composizione condritica (non le comete come si credeva sino a poco tempo fa).

Una parte della discussione è stata incentrata anche sulla differenza tra l'Organico ed il Biologico, sorgente di confusione sicuramente negli organi di stampa ma anche nel campo scientifico. Organico è differente da Biologico: l'organico considera la presenza di molecole che possiedono almeno un legame Carbonio-Idrogeno (C-H). E di elementi nell'Universo che sono di origine organica ce ne sono in abbondanza, MA questo NON significa assolutamente che ci sia della vita (Biologico), cosa che invece molti media sembrano considerare questa presenza come direttamente correlata all'esistenza della vita.

Un esempio interessante è stata la citazione di un certo Pannamperuma C. (1993), il quale afferma "Radio astronomers have discovered a vast array of organic molecules in the interstellar medium. We are led to the inescapable conclusion that life must be common place in the cosmos". Cosa falsissima perché prima di parlare della possibilità di avere forme di vita seppur semplici ci sono da rispettare moltissimi altri parametri e non necessariamente la presenza dei cosiddetti "mattoncini della vita", implicano che la vita stessa possa prendere avvio.

Inutile dire che Emmanuelle ha ripreso citazioni di Darwin, Oparin, Miller & Urey per illustrare invece l'evoluzione (corretta) del pensiero scientifico nello studio dell'origine della vita.

Tra l'altro a Liegi hanno ricostruito lo stesso sistema utilizzato da Miller per la creazione di aminoacidi, zuccheri, e basi a partire da elementi gassosi stimolati da scariche elettriche. Dovrò andarlo a vedere...

Ma quali forme di vita potremmo trovare e quali sono state? Una bella descrizione dei batteri estremofili e degli ambienti dove si rinvengono ha permesso di avere una visione globale delle eventuali sorgenti che posso aver dato origine alla vita sulla Terra.

Le rocce più antiche che si rinvengono sul nostro pianeta, come Isua in Groenlandia (>3.8878Ga), l'Acasta gneiss in Canada (4.031Ga), le Komatiti e le arenarie di Barberton in Africa del Sud (3.5-3.2Ga) hanno fornito interessanti indicazioni sulla presenza già all'epoca di una tettonica a placche presente, di ambienti di erosione/deposizione e sopratutto della presenza di acqua liquida. In assoluto le "rocce" più antiche (anche se meglio parlare di minerali) sono gli zirconi che si rinvengono in alcuni conglomerati nelle Jack Hills in Australia; questi zirconi detritici sono datati a 4.39Gy.

Sopra due campioni provenienti dalla Isua Greenstone Belt ed una Komatite dalla Barberton Belt rispettivamente. Collezione personale, scale non rispettate.

Virtualmente le condizioni per lo sviluppo di forme di vita primitive si sono avute già a partire da 4.3-4Ga, con un importante diversificazione che si è potuta mettere in atto da 3.5Ga dopo l'LHB (Late Heavy Bombardment) tra i 4-3.9Ga, bombardamento intenso di asteroidi e comete che hanno lasciato le loro visibili tracce sul nostro satellite, Mercurio e Marte.

Quello che dunque allo stato attuale delle nostre conoscenze si sa è che esistono in natura (nel cosmo) gli elementi di base come zuccheri, aminoacidi, semplici lipidi, fosfati. Abbiamo acqua in abbondanza; si è al corrente che esiste una tendenza all'auto-organizzazione di elementi a formare membrane e oligopeptidi, cosi' come di nucleotidi, ma NON comprendiamo la formazione di polinucleotidi, il senso dell'omochiralità e la formazione spontanea di molecole trasportanti un codice (che poi sarà quello genetico in giorno).

Come e dove cercare le forme di vita? La fossilizzazione è un processo estremamente raro in verità e richiede condizioni estremamente particolari per poter conservare le tracce di vita. E questo è man mano più difficile sempre più ci si allontana dall'epoca attuale. Come poter estrarre e studiare i resti fossili e come riconoscerli da quelle che sono definite come Pseudosignature, cioè strutture che possono ricordare strutture viventi ma che in realtà non lo sono (classico esempio del "batterio" rinvenuto nella meteorite marziana ALH84001).

Le condizioni di sedimentazione all'epoca erano all'incirca le stesse che si rinvengono attualmente ed i processi analoghi; si è parlato quindi dell'Attualismo come chiave per interpretare il passato. Ed una bella diapositiva di una spiaggia attuale con quelle di una spiaggia di 2 miliardi di anni fa mi ha dato la pelle d'Oca (o di Pellicano, vedendo la foto).

Ma quale tipo di vita si deve cercare? Sotto quale aspetto si presentavano i primi organismi? Un'interessante proiezione illustra differenti organismi microscopici e macroscopici che sono stati rinvenuti tra 3.5 e 0.6 miliardi di anni fa (tranne quelli posti all'estrema destra che sono cambriani e quindi più recenti).

Quali erano quindi gli ambienti in cui si è potuta sviluppare la vita? E quali sono state le relazioni esistenti tra il nostro pianeta e le forme di vita che si sono andate a sviluppare? Queste ultime sono state in gran parte anche le "modellatrici" della Terra stessa, non soltanto dei passeggeri inerti che si sono formati, organizzati, hanno vissuto e sono morti nei cicli degli eoni trascorsi.

Oltre la Terra quindi dove cercare? Le missioni su Marte attuali e quelle che verranno lanciate nei prossimi anni vogliono sopratutto risolvere questo grande quesito sulla presenza o no di semplici forme di vita sul pianeta rosso, e da qui al 2022 una serie di sonde e rover permetteranno di studiare in dettaglio la superficie ed il sottosuolo (tramite rover capaci di penetrare di alcuni metri in sottosuolo marziano) alla ricerca di segnali di origine biologica.

Qualche bella struttura di origine sedimentaria legata più che probabilmente alla presenza di acqua la potete vedere in questo post pubblicato su questo forum qualche tempo fa: http://www.trilobiti.com/forum/pubblicazioni-e-ricerche/mud-cracks-su-marte

Pure Ganimede, Callisto ed Europa saranno oggetto di studio ravvicinato e sopratutto Europa che dovrebbe possedere sotto la spessa crosta ghiacciata un oceano di acqua liquida e forse chissà qualche forma di vita.

La scoperta da parte di TRAPPIST (Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope) del sistema planetario TRAPPIST-1 e oggetto di una mediatizzazione quasi senza precedenti, ha aperto (ulteriormente) le porte ad una ricerca di sistemi planetari prossimi (TRAPPIST-1 dista 39 anni luce da noi) e su stelle di piccole dimensioni. Questi pianeti in futuro potranno essere osservati con sistemi di osservazione molto più potenti e localizzati in orbita (come l'attuale telescopio spaziale Hubble) e sopratutto osservati per analizzarne la composizione atmosferica e la presenza di gas legati ad una attività biologica come l'Ozono (O3).

Da tenere presente che se una remota civiltà avesse osservato il nostro pianeta come lo stiamo facendo noi attualmente, più di 2.5 miliardi di anni fa non avrebbe rilevato alcuna forma di vita sulla Terra, questo perché l'atmosfera non possedeva ancora gli elementi legati ad un'attività biologica e questo nonostante che negli oceani fossero presenti importanti colonie di cianobatteri che hanno dato alle colonie stromatolitiche che si rinvengono nei livelli sedimentari dell'epoca.

Vorrei inoltre aggiungere che l'età stimata della stella al centro del sistema TRAPPIST-1 è di circa 500 milioni di anni. La vita sulla terra si è sviluppata poco meno di un miliardo di anni dopo la formazione del sistema solare, quindi la possibilità di trovare forme di vita (evoluta) su quei pianeti è ancora più esigua (prendendo come unico riferimento quello che abbiamo al momento, cioè la Terra). Consideriamo anche che la rotazione dei pianeti intorno a questa nana rossa, è "bloccata" come la Luna rispetto alla Terra. Quindi siamo in presenza di emisferi costantemente illuminati dal loro sole e caldi, ed una parte costantemente al buio e fredda. Condizioni di per sé estreme e che producono condizioni atmosferiche anch'esse estreme. In futuro nuove analisi su questo sistema planetario sveleranno nuove caratteristiche che confermeranno (o smentiranno) quel poco che di esso si sa ad oggi.

Come conclusione Emmanuelle ha voluto ben marcare ancora una volta la differenza tra organico e biologico, che non necessariamente la presenza di acqua allo stato liquido è sinonimo di presenza di forme di vita, che gli estremofili che si rinvengono oggi non appartengono alle forme di vita che si sono originate più di 4 miliardi di anni fa e non sono di origine extraterrestre, che l'abitabilità di un pianeta non è legata alla presenza di acqua liquida (vedi il satellite Europa) e che il senso di abitabilità può variare nel tempo e nello spazio ed infine che l'evoluzione delle forme di vita possono avere un senso ma non una direzione.

Come disse Gould , se dovessimo riavvolgere il "nastro" della vita a zero e rilanciarlo, non avremmo con ogni probabilità la stessa evoluzione che è avvenuta e che ci ha portato oggi a quello che siamo e che vediamo intorno a noi.