Illustrazione artistica della vista dai mari di un esopianeta “hycean”. I mondi hycean, che sono un possibile tipo di esopianeta con oceani profondi circondati da un denso involucro di idrogeno, potrebbero offrire la migliore possibilità per il James Webb Space Telescope (JWST) di rilevare biofirme, secondo un nuovo studio. Questi potenziali segni di vita sono un gruppo di sostanze chimiche chiamate metil alogenuri, che sulla Terra sono prodotti da alcuni batteri e alghe oceaniche. “A differenza di un pianeta simile alla Terra, dove il rumore atmosferico e le limitazioni del telescopio rendono difficile rilevare biofirme, i pianeti hycean offrono un segnale molto più chiaro,” ha detto Eddie Schwieterman, che è un astrobiologo presso l’Università della California, Riverside, in una dichiarazione.
Per ora, l’esistenza dei pianeti hycean rimane ipotetica. Il loro nome è un portmanteau di ”idrogeno” e “oceano”, coniato per la prima volta nel 2021 dallo scienziato planetario Nikku Madhusudhan dell’Università di Cambridge. I pianeti hycean dovrebbero orbitare attorno a stelle nane rosse, e il miglior candidato per un mondo hycean è il pianeta K2-18b. Questo esopianeta, che è classificato come un mondo “sub-Nettuno”, orbita nella zona abitabile di una stella nana rossa a 124 anni luce dalla Terra nella costellazione del Leone. Il telescopio spaziale Hubble ha scoperto vapore acqueo nell’atmosfera di K2-18b nel 2019, e il JWST ha rilevato la presenza di anidride carbonica e metano nell’atmosfera del pianeta, insieme a una mancanza di monossido di carbonio e ammoniaca, esattamente come previsto dall’ipotesi del pianeta hycean. Ci sono anche prove tentativi che un composto chiamato dimetil solfuro, che sulla Terra è prodotto solo dal plancton oceanico, esista anche nell’atmosfera di K2-18b, ma queste prove continuano a essere controverse.
Ora un team di ricercatori dell’Università della California, Riverside e dell’ETH di Zurigo in Svizzera ha fatto un passo avanti. Propongono che un’altra famiglia di composti chiamati metil alogenuri, generati dalla vita microbica oceanica sulla Terra, potrebbe produrre una biofirma — cioè una firma chimica della vita biologica — nell’atmosfera di un mondo hycean che è più facilmente rilevabile rispetto alla firma dell’ossigeno su un pianeta simile alla Terra. “L’ossigeno è attualmente difficile o impossibile da rilevare su un pianeta simile alla Terra,” ha detto Michaela Leung dell’Università della California, Riverside, il primo autore di un nuovo articolo che descrive la ricerca. “Tuttavia, i metil alogenuri sui mondi hycean offrono un’opportunità unica per il rilevamento con la tecnologia esistente.”
I metil alogenuri sono molecole che incorporano atomi di carbonio e tre atomi di idrogeno attaccati a un atomo di alogeno come bromo, cloro o fluoro. (Gli alogeni sono un gruppo di elementi reattivi e non metallici.) Sulla Terra, i metil alogenuri sono prodotti dalla vita, ma sono tutt’altro che abbondanti nell’atmosfera del nostro pianeta. Tuttavia, sui mondi hycean, le cose potrebbero essere diverse. Il team di Leung sospetta che le condizioni su tali mondi, se esistono, permetterebbero ai metil alogenuri di accumularsi in grandi quantità nell’atmosfera. Inoltre, i metil alogenuri avrebbero forti caratteristiche di assorbimento nella luce infrarossa, alle stesse lunghezze d’onda che il JWST è progettato per osservare. “Uno dei grandi vantaggi di cercare i metil alogenuri è che potresti potenzialmente trovarli in appena 13 ore con il James Webb. Questo è simile o inferiore, di molto, al tempo di telescopio necessario per trovare gas come l’ossigeno o il metano,” ha detto Leung. “Meno tempo con il telescopio significa che è meno costoso.”
Ci sono due avvertenze a ciò che propone il team di Leung. Una è che non sappiamo ancora se i mondi hycean esistano realmente. Sono stati proposti come una possibilità per spiegare certe proprietà di alcuni pianeti di tipo sub-Nettuno caldi che hanno densità medie che implicano un’atmosfera densa di idrogeno e un profondo oceano di acqua liquida. Tuttavia, osservare direttamente un oceano sotto l’involucro di idrogeno di un tale mondo non è attualmente fattibile. Il secondo problema è che non sappiamo se tali oceani potrebbero essere abitabili. Un mondo hycean sarebbe caldo, e sebbene le condizioni estreme sotto l’involucro di idrogeno impedirebbero all’oceano di evaporare, non è certo se sarebbe troppo caldo per la vita come la conosciamo. Tuttavia, un rilevamento positivo di metil alogenuri nell’atmosfera di un candidato mondo hycean sarebbe un forte indicatore che la vita potrebbe esistere lì in un oceano profondo. Se la vita esiste su un tale mondo, dovrebbe respirare idrogeno, non ossigeno. “Questi microbi, se li trovassimo, sarebbero anaerobici,” ha detto Schwieterman. “Sarebbero adattati a un tipo di ambiente molto diverso, e non possiamo davvero concepire come sarebbe, tranne per dire che questi gas sono un’uscita plausibile dal loro metabolismo.”
La vita anaerobica — cioè, forme di vita che fanno a meno dell’ossigeno — esiste sulla Terra, quindi non sarebbe veramente aliena alla vita sul nostro pianeta, anche se l’ambiente in cui vivrebbe lo sarebbe. I mondi simili alla Terra che orbitano attorno a nane rosse potrebbero essere scarsi, poiché le nane rosse sono piccole bestie feroci, inclini a scatenare esplosioni di radiazioni intense che possono spogliare l’atmosfera di un pianeta simile alla Terra. Tuttavia, i mondi hycean protetti dalle loro dense atmosfere di idrogeno potrebbero essere meno vulnerabili agli attacchi della loro stella. Potrebbe quindi essere che i mondi hycean siano dove risiede la vita nei sistemi di nane rosse, e poiché le nane rosse costituiscono circa tre quarti di tutte le stelle nella nostra galassia della Via Lattea, potrebbero esserci molti più mondi hycean abitabili nel cosmo rispetto ai mondi simili alla Terra.
La ricerca del team di Leung è stata pubblicata l’11 marzo su The Astrophysical Journal Letters.