I suggerimenti più forti di attività biologica al di fuori del sistema solare

Utilizzando i dati del James Webb Space Telescope (JWST), gli astronomi, guidati dall’Università di Cambridge, hanno rilevato le impronte chimiche di dimetil solfuro (DMS) e/o dimetil disolfuro (DMD), nell’atmosfera dell’esoplaneta K2-18b, che ormai nella sua star nella zona abitabile.

Sulla terra, DMS e DMD sono prodotti solo dalla vita, principalmente la vita microbica come il fitoplancton marino. Mentre un processo chimico sconosciuto può essere la fonte di queste molecole nell’atmosfera di K2-18B, i risultati sono la prova più forte che potrebbe esistere la vita su un pianeta al di fuori del nostro sistema solare.

Le osservazioni hanno raggiunto il livello di significatività statistica “tre sigma”, il che significa che esiste una probabilità dello 0,3% che si sono verificate per caso. Per raggiungere la classificazione accettata per la scoperta scientifica, le osservazioni dovrebbero attraversare la soglia a cinque sigma, il che significa che ci sarebbe inferiore a una probabilità dello 0,00006% che si sono verificate per caso.

I ricercatori affermano che tra le 16 e le 24 ore di tempo di osservazione di follow-up con JWST possono aiutarli a raggiungere l’importante significato a cinque sigma. I loro risultati sono riportati in Le lettere di rivista astrofisica.

Osservazioni precedenti di K2-18b-che sono 8,6 volte più enormi e 2,6 volte più grandi della Terra, e si trovano a 124 anni luce di distanza nella costellazione di Leo-identificato metano e anidride carbonica nella sua atmosfera. Questa è stata la prima volta che sono state scoperte molecole a base di carbonio nell’atmosfera di un esopianeta nella zona abitabile. Questi risultati erano coerenti con le previsioni per un pianeta “Hycean”: un mondo abitabile coperto di oceano sotto un’atmosfera ricca di idrogeno.

Tuttavia, un altro segnale più debole ha accennato alla possibilità che qualcos’altro accada su K2-18b. “Non sapevamo con certezza se il segnale che abbiamo visto l’ultima volta fosse dovuto al DMS, ma solo il accenno era abbastanza eccitante per noi da avere un’altra occhiata con JWST usando uno strumento diverso”, ha detto il professor Nikku Madhusudhan dell’Istituto di astronomia di Cambridge, che ha guidato la ricerca.

Per determinare la composizione chimica delle atmosfere dei pianeti lontani, gli astronomi analizzano la luce dalla sua stella genitore mentre il pianeta transita, o passa davanti alla stella come visto dalla terra. Mentre K2-18b transit, JWST può rilevare una goccia nella luminosità stellare e una piccola parte della luce stellare attraversa l’atmosfera del pianeta prima di raggiungere la Terra. L’assorbimento di parte della luce stellare nell’atmosfera del pianeta lascia impronte nello spettro stellare che gli astronomi possono mettere insieme per determinare i gas costituenti dell’atmosfera dell’esoplaneta.

L’inferenza precedente, provvisorio, di DMS è stata fatta usando gli strumenti Niriss (Imager per infradimento del vicino infrarosso JWST) e gli strumenti NIRSPEC (Spectrograph del vicino infrarosso), che insieme coprono insieme la gamma di lunghezze d’onda del vicino infrarosso (0,8-5 micron). La nuova osservazione indipendente ha utilizzato Miri (strumento a medio infrarosso) di JWST nella gamma infrarossa a metà (6-12 micron).

“Questa è una linea di evidenza indipendente, usando uno strumento diverso rispetto a prima e una gamma di lunghezze d’onda diversa, in cui non vi è alcuna sovrapposizione con le osservazioni precedenti”, ha detto Madhusudhan. “Il segnale è arrivato forte e chiaro.”

“È stata una realizzazione incredibile vedere emergere i risultati e rimanere coerenti durante le estese analisi indipendenti e test di robustezza”, ha affermato il co-autore Måns Holmberg, un ricercatore dello Space Telescope Science Institute di Baltimora, USA.

I DM e i DMD sono molecole della stessa famiglia chimica ed entrambi sono previsti biosignature. Entrambe le molecole hanno caratteristiche spettrali sovrapposte nell’intervallo di lunghezza d’onda osservata, sebbene ulteriori osservazioni aiuteranno a distinguere tra le due molecole.

Tuttavia, le concentrazioni di DMS e DMD nell’atmosfera di K2-18B sono molto diverse rispetto alla Terra, dove sono generalmente al di sotto di una parte per miliardo di volume. Su K2-18b, si stima che siano migliaia di volte più forti-oltre dieci parti per milione.

“I precedenti lavori teorici avevano previsto che alti livelli di gas a base di zolfo come DMS e DMD sono possibili nei mondi Hycean”, ha affermato Madhusudhan. “E ora l’abbiamo osservato, in linea con ciò che è stato previsto. Dato tutto ciò che sappiamo su questo pianeta, un mondo migo con un oceano che brulica di vita è lo scenario che si adatta meglio ai dati che abbiamo.”

Madhusudhan afferma che sebbene i risultati siano eccitanti, è fondamentale ottenere più dati prima di affermare che la vita è stata trovata su un altro mondo. Dice che mentre è cautamente ottimista, potrebbero esserci processi chimici precedentemente sconosciuti al lavoro su K2-18b che potrebbero spiegare le osservazioni. Lavorando con i colleghi, spera di condurre ulteriori lavori teorici e sperimentali per determinare se DMS e DMD possono essere prodotti non-biologicamente a livello attualmente dedotto.

“L’inferenza di queste molecole di biosignatura pone profonde questioni riguardanti i processi che potrebbero produrre loro”, ha affermato il co-autore Subhajit Sarkar della Cardiff University.

“Il nostro lavoro è il punto di partenza per tutte le indagini che sono ora necessarie per confermare e comprendere le implicazioni di questi entusiasmanti risultati”, ha dichiarato il co-autore Savvas Constantinou, anche dall’Istituto di astronomia di Cambridge.

“È importante che siamo profondamente scettici nei confronti dei nostri risultati, perché è solo testando e testando di nuovo che saremo in grado di raggiungere il punto in cui siamo fiduciosi in loro”, ha detto Madhusudhan. “È così che la scienza deve funzionare.”

Sebbene non stia ancora rivendicando una scoperta definitiva, Madhusudhan afferma che con potenti strumenti come JWST e i telescopi pianificati futuri, l’umanità sta facendo nuovi passi per rispondere a quel più essenziale delle domande: siamo soli?

“Decenni, potremmo guardare indietro a questo momento e riconoscere che è stato quando l’universo vivente è arrivato a portata di mano”, ha detto Madhusudhan. “Questo potrebbe essere il punto di svolta, in cui improvvisamente la questione fondamentale se siamo soli nell’universo è quella che siamo in grado di rispondere.”

Il James Webb Space Telescope è una collaborazione tra NASA, ESA e Canadian Space Agency (CSA). La ricerca è supportata da una sovvenzione per la ricerca di ricerca di ricerca e innovazione del Regno Unito (UKRI).