Astronomia

Oltre all'acqua liquida, quali fattori potrebbero far sì che la vita sia su Europa?

Oltre all'acqua liquida, quali fattori potrebbero far sì che la vita sia su Europa?

So che Europa ha acqua liquida, ma non so se c'è qualcos'altro che possa lasciare il posto alla vita.


Bene, Europa è una delle lune più vicine a Giove. Giove è un pianeta estremamente massiccio (317,8 la massa della Terra) che produce forti maree su Europa e altre lune vicine, quindi Europa è un po' lacerata che si traduce nel cosiddetto riscaldamento delle maree sott'acqua. Attraverso questo riscaldamento, la temperatura sott'acqua rende abitabile l'oceano sotterraneo nonostante il sistema gioviano non si trovi nella zona abitabile. Ci sono i cosiddetti punti caldi sott'acqua di cui sono responsabili i pennacchi che eruttano da sotto la superficie. La vita potrebbe prosperare intorno a quei pennacchi.

Quindi, in altre parole, c'è una temperatura ideale per la vita sotto la superficie di Europa a causa del riscaldamento delle maree di Giove. Su Ganimede e Callisto potrebbe esserci anche un oceano sotto la superficie (anche se questo non è confermato) ma sono più lontani da Giove, quindi forse non c'è abbastanza riscaldamento delle maree, contrariamente a Europa.


Potrebbe esserci vita sulle lune di Giove?

La ricerca della vita al di fuori della Terra ha assunto molte forme. Marte, il nostro mondo vicino, sembra che una volta fosse abitabile. Forse anche Venere, nonostante le sue attuali condizioni infernali. Ma negli ultimi anni, gli sguardi degli scienziati sono stati attirati altrove. E le lune di Giove?

Tre delle quattro lune più grandi di Giove sono ghiacciate e nel 1998 la navicella spaziale Galileo della NASA ha rilevato accenni allettanti di un oceano al di sotto di una, Europa. Da allora, ulteriori studi hanno rilevato segni di pennacchi d'acqua che potrebbero eruttare da questo oceano.

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Si pensa che anche le altre due grandi lune ghiacciate, Ganimede e Callisto, abbiano oceani sotto le loro superfici. Ora vengono poste nuove domande: se c'è acqua su queste lune, potrebbe esserci vita? E potremmo cercarlo?

Per rispondere a questa domanda, l'Agenzia spaziale europea ha in programma di inviare un veicolo spaziale su Giove nel 2022, chiamato Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE). Previsto per l'arrivo entro il 2029, effettuerà più sorvoli di Europa e Callisto prima di entrare in orbita attorno a Ganimede dal 2032 al 2034, la prima navicella spaziale ad orbitare su una luna diversa dalla luna terrestre. Durante questo periodo, restituirà dati preziosi sulla Terra.

Prima ancora che arrivi lì, tuttavia, gli scienziati sono già impegnati a studiare queste lune alla ricerca di segni di abitabilità e a prepararsi per i dati che verranno restituiti dalla missione.

Gli oceani sotto queste lune sono probabilmente grandi, coprono l'intera circonferenza delle lune e si estendono per decine di chilometri in profondità. Ma sono anche intrappolati sotto decine di chilometri di ghiaccio, il che rende molto difficili gli studi su di loro.

Uno dei nostri migliori approcci finora è stato quello di cercare gli effetti del sale negli oceani sulla loro conduttività elettrica studiando i campi magnetici intorno alle lune. Ma questi studi "hanno per lo più trascurato tutti gli altri effetti che generano campi magnetici", ha affermato il professor Joachim Saur, scienziato planetario dell'Università di Colonia, in Germania, come le atmosfere sottili intorno alle lune. "È molto importante districare gli effetti che provengono davvero dall'oceano."

Il Prof. Saur è il coordinatore del progetto Exo-Oceans, che spera di rispondere a questa domanda. Il progetto utilizza modelli e dati della navicella spaziale Galileo della NASA, che ha orbitato nel sistema gioviano dal 1995 al 2003, insieme alle misurazioni della navicella spaziale Juno della NASA attualmente su Giove e osservazioni remote da telescopi come Hubble, per esaminare questi oceani.

"I nostri risultati non capovolgeranno l'idea di un oceano", ha affermato il prof. Saur su Europa e Ganimede, anche se ha notato che potrebbero metterne in discussione uno su Callisto. Ma si spera che possano dare una migliore indicazione su cose come lo spessore degli oceani, il loro contenuto di sale e la loro distanza dalle lastre ghiacciate sopra.

Tutto ciò ha importanti implicazioni per l'abitabilità delle lune. Per essere in grado di sostenere la vita, si pensa che gli oceani debbano essere in contatto con la roccia sul fondo affinché la vita abbia una fonte di "cibo", e attualmente si pensa che solo Europa soddisfi tale condizione.

"Europa è uno dei migliori candidati per l'abitabilità perché l'acqua liquida è a diretto contatto con il mantello di silicato", ha affermato il prof. Saur. 'Quindi c'è la possibilità di lisciviazione di minerali dalla crosta nell'oceano. E più è ricco di composti chimici, meglio è per l'evoluzione della vita.'

Ma c'è solo così tanto che si può fare prima che arrivi JUICE. Una volta fatto, il suo strumento magnetometro fornirà misurazioni utili sui campi magnetici delle lune, fornendoci dati vitali sugli oceani sottostanti. "Questo ci consentirà di separare tutti i diversi effetti", ha affermato il prof. Saur.

"Europa è uno dei migliori candidati per l'abitabilità perché l'acqua liquida è a diretto contatto con il mantello di silicato."

Prof. Joachim Saur, Università di Colonia, Germania

Un altro fattore importante per quanto riguarda l'abitabilità delle lune è la quantità di radiazioni di Giove che le colpisce. Giove produce molte radiazioni dannose, tanto da danneggiare i veicoli spaziali che si avvicinano troppo.

Un modo per studiarlo è osservare le aurore sulle lune, prodotte quando le particelle cariche di Giove colpiscono i campi magnetici intorno a loro. Europa, ad esempio, ha un'aurora costante che può essere osservata nelle immagini ultraviolette di Hubble.

"Riguarda il modo in cui la luna è esposta a questa radiazione perché le particelle cariche della radiazione creano l'aurora", ha affermato il dottor Lorenz Roth, astronomo planetario e fisico del KTH Royal Institute of Technology di Stoccolma, in Svezia. "Quindi è una specie di misurazione di quanta radiazione c'è."

Il dott. Roth ha lavorato al progetto AuroraMHD, che ha cercato di utilizzare alcune di queste osservazioni aurorali di Europa e della luna vulcanicamente attiva di Giove, Io, per saperne di più. Sebbene il progetto sia stato ostacolato dalla pandemia di Covid-19, ha fornito alcuni dati utili.

In particolare, ha contribuito a confermare l'esistenza di pennacchi d'acqua su Europa e ha studiato come interagiscono con la sua atmosfera. E si spera che questo lavoro possa essere sviluppato, con JUICE, per studiare ulteriormente l'abitabilità delle lune ghiacciate di Giove.

"La questione dell'abitabilità e della vita rimane sempre sullo sfondo", ha affermato il dott. Roth. “In tutti gli aspetti, comprese le dimensioni, le grandi lune di Giove sono come i pianeti: sono simili o più grandi di Mercurio, una ha un campo magnetico, hanno atmosfere, hanno oceani (e così via).

"Europa è più promettente (perché la sua) acqua è molto probabilmente collegata direttamente al materiale roccioso sul fondo del mare, il che consente che avvenga una certa reazione".

JUICE sarà dotato di un proprio strumento ultravioletto che potrebbe studiare le aurore delle lune in modo più dettagliato, aiutando gli scienziati a capire come la radiazione di Giove potrebbe influire sulle loro possibilità di vita. "Una volta che JUICE sarà in orbita, avremo molte informazioni", ha affermato il dott. Roth. "Può misurare continuamente i campi magnetici attorno alle lune."

Abitabilità potenziale

Di per sé, JUICE non dovrebbe dirci in modo definitivo se c'è vita sulle lune di Giove. Ma i suoi dati, insieme alla missione Europa Clipper della NASA che arriverà nel sistema gioviano in un momento simile per studiare Europa, potrebbero fornire informazioni utili sulla loro potenziale abitabilità.

Allo stesso modo in cui le missioni iniziali su Marte hanno valutato la sua abitabilità, prima che le missioni successive - come il rover Perseverance della NASA recentemente atterrato - fossero inviate alla ricerca della vita, così anche ricerche simili potrebbero aver luogo per le lune di Giove.

"Anche se JUICE e l'Europa Clipper non sono ancora stati lanciati, ci sono già discussioni su ciò che potrebbe essere il prossimo", ha affermato il prof. Saur, come i lander che utilizzano le trivelle per entrare nel ghiaccio e campionare questi oceani. "C'è già un lavoro in corso in parallelo su quali potrebbero essere i prossimi passi", ha detto.

La ricerca in questo articolo è stata finanziata dall'UE. Se ti è piaciuto questo articolo, considera di condividerlo sui social media.


Potrebbe essere più facile trovare vita aliena su Europa di quanto pensassimo

La luna di Giove, Europa, è uno dei candidati più intriganti per la vita extraterrestre nel nostro sistema solare. Nuovi modelli suggeriscono che le sue acque ricoperte di ghiaccio siano turbolente vicino alle latitudini più basse, dando origine ai suoi caotici paesaggi equatoriali. Curiosamente, queste acque calde possono rendere più facile per la vita raggiungere la superficie.

Europa è ricoperta da uno strato di ghiaccio spesso chilometri, ma sotto si trova un oceano liquido. Questo guscio ghiacciato è relativamente giovane, con una vasta gamma di crepe e striature. I crateri sono quasi inesistenti. Gli esogeologi ipotizzano che il calore generato dalle forze di marea stia facendo sì che l'oceano rimanga in forma liquida.

Ma le caratteristiche della superficie di Europa non sono coerenti. Il paesaggio è caratterizzato da elementi di ghiaccio frantumato noti come terreni del caos: vaste regioni che coprono fino al 40% della superficie della luna e che si verificano più comunemente entro 40° dall'equatore. Queste caratteristiche geologiche sono caratterizzate da enormi pezzi di ghiaccio che si sono staccati e poi si sono ricongelati in schemi caotici.

Nuove simulazioni al computer della geofisica dell'Università del Texas Krista Soderlund e colleghi ora mostrano che le turbolente correnti oceaniche globali spostano il calore interno di Europa verso la superficie in modo più efficiente nelle regioni più vicine all'equatore della luna. Ciò sta probabilmente causando lo scioglimento e la risalita in superficie e il motivo per cui le regioni più a nord ea sud sembrano essere più lisce.

E infatti, data la rotazione di Europa, il flusso di calore e altri fattori, probabilmente percola verso l'alto a circa 1 metro al secondo o giù di lì, il che è notevolmente veloce. Questo spiegherebbe perché le regioni equatoriali sembrano così frammentate. Ma significa anche che queste aree sono anche relativamente fragili e morbide.

È interessante notare che le correnti ascendenti potrebbero portare in superficie sostanze nutritive e persino organismi viventi. Qualsiasi potenziale ricerca di segni di vita su questa luna ora sembra essere considerevolmente più facile. Se invieremo una sonda su Europa, l'equatore sarebbe il posto migliore per inviarla.


“La galassia dell'oceano” –Molti della Via Lattea’s 4.000 esopianeti conosciuti potrebbero essere mondi acquatici

"Pennacchi d'acqua eruttano da Europa ed Encelado, quindi possiamo dire che questi corpi hanno oceani sotterranei sotto i loro gusci di ghiaccio e hanno energia che guida i pennacchi, che sono due requisiti per la vita come la conosciamo", dice Lynnae Quick, uno scienziato planetario della NASA specializzato in vulcanismo e mondi oceanici. Molti degli oltre 4.000 esopianeti conosciuti potrebbero assomigliare ad alcune delle lune acquose intorno a Giove e Saturno. “Quindi, se pensiamo a questi luoghi come possibilmente abitabili, forse anche versioni più grandi di loro in altri sistemi planetari sono abitabili”.

“La ricerca degli esopianeti è la ricerca della vita”

Sebbene alcune delle lune del nostro Sistema Solare non abbiano atmosfere e siano coperte di ghiaccio, sono ancora tra i principali obiettivi della ricerca della NASA sulla vita oltre la Terra. La luna di Saturno Encelado e la luna di Giove Europa, che gli scienziati classificano come "mondi oceanici", sono buoni esempi.

"La ricerca della NASA per la vita nell'Universo si concentra sui cosiddetti pianeti della zona abitabile, che sono mondi che hanno il potenziale per oceani di acqua liquida", ha affermato Stephanie Olson dell'Università di Chicago in uno studio precedente del 2019 sui pianeti con gli oceani. "Ma non tutti gli oceani sono ugualmente ospitali e alcuni oceani saranno posti migliori in cui vivere rispetto ad altri a causa dei loro modelli di circolazione globale".

L'oceano di Europa–“Come una terra in miniatura”

La luna di Giove, Europa, ospita un vasto oceano salato sotto la sua superficie ghiacciata che gli scienziati ritengono raggiunga i 100 chilometri, una profondità 10 volte maggiore della Fossa delle Marianne. Il fondo roccioso dell'oceano di Europa, suggerisce Mike Brown del Caltech, che non è stato coinvolto nello studio di Quick, potrebbe essere quasi come una Terra in miniatura, con tettonica a placche, continenti, fosse profonde e centri di diffusione attivi.

"Pensa alle dorsali oceaniche sulla Terra", scrive Brown sul suo blog, "con i loro fumatori neri che eruttano acque bollenti e ricche di sostanze nutritive in un fondo marino che si unisce alla vita che sopravvive grazie a queste sostanze chimiche. Non ci vuole molta immaginazione per immaginare lo stesso tipo di ricco brodo chimico nell'oceano di Europa che porta all'evoluzione di una sorta di vita, che vive dell'energia interna generata all'interno del nucleo di Europa. Se stai cercando le balene di Europa – che molti dei miei amici e io spesso scherziamo sul fatto che siamo – questo è il mondo in cui vuoi cercarle”.

Mondi d'acqua diversi da qualsiasi cosa nel nostro sistema solare

Un esempio estremo è stato rilevato nel 2016, quando gli astronomi di Kepler hanno scoperto pianeti che sono diversi da qualsiasi cosa nel nostro sistema solare: un sistema planetario "mondo acquatico" in orbita attorno alla stella Kepler-62. Questo sistema di cinque pianeti ha due mondi nella zona abitabile: le loro superfici sono completamente coperte da un oceano globale infinito senza terra o montagne in vista.

"Questi sono mondi completamente diversi rispetto alla nostra Terra", ha detto l'astronomo dell'Università di Harvard Li Zeng, che non faceva parte della ricerca di Quick, sulle possibilità che i mondi acquatici siano una caratteristica comune della Via Lattea, che è stata intensificata dalla ricerca utilizzando il computer simulazioni che mostrano che i pianeti di dimensioni inferiori a Nettuno, cioè pianeti con raggi da due a quattro volte quelli della Terra, sono probabilmente mondi d'acqua e non nane di gas circondate da atmosfere spesse come si crede convenzionalmente.

Alcuni di questi pianeti, ha detto Zeng, hanno oceani abbastanza profondi da esercitare pressioni equivalenti a un milione di volte la nostra pressione superficiale atmosferica. In tali condizioni, l'acqua fluida viene compressa in fasi di ghiaccio ad alta pressione, come Ice Seven o ghiacci superionici. "Questi ghiacci ad alta pressione sono essenzialmente come rocce di silicato all'interno del mantello profondo della Terra: sono caldi e duri", ha detto.

Europa ed Encelado come modelli

Quick, del Goddard Space Flight Center della NASA, ha deciso di esplorare se, ipoteticamente, ci siano pianeti simili a Europa ed Encelado nella galassia della Via Lattea. E potrebbero anche essere abbastanza attivi geologicamente da sparare pennacchi attraverso le loro superfici che un giorno potrebbero essere rilevati dai telescopi.

Un quarto degli esopianeti potrebbe essere Ocean Worlds

Attraverso un'analisi matematica di diverse dozzine di esopianeti, inclusi pianeti nel vicino sistema TRAPPIST-1, Quick e i suoi colleghi hanno appreso qualcosa di significativo: più di un quarto degli esopianeti che hanno studiato potrebbero essere mondi oceanici, con una maggioranza che potrebbe ospitare oceani sotto strati di ghiaccio superficiale, simile a Europa ed Encelado. Inoltre, molti di questi pianeti potrebbero rilasciare più energia di Europa ed Encelado.

In uno studio separato, la scienziata planetaria dell'Università di Chicago Stephanie Olson ha presentato un modello che prevede come i modelli di circolazione degli oceani possono avere un impatto sulla vita favorevole su quel pianeta. Questi fattori possono guidare gli scienziati nella ricerca della vita su altri mondi, e i risultati dei ricercatori suggeriscono che le condizioni su alcuni esopianeti con modelli di circolazione oceanica favorevoli potrebbero essere più adatte a sostenere la vita che è più abbondante o più attiva della vita sulla Terra, che cercare un pianeta esattamente come la Terra potrebbe non portarci nei luoghi più probabili in cui esiste la vita aliena”.

Modelli matematici come predittori

Un giorno gli scienziati potrebbero essere in grado di testare le previsioni di Quick misurando il calore emesso da un esopianeta o rilevando eruzioni vulcaniche o criovulcaniche (liquide o vapore invece di roccia fusa) nelle lunghezze d'onda della luce emessa dalle molecole nell'atmosfera di un pianeta. Per ora, gli scienziati non possono vedere molti esopianeti in alcun dettaglio. Ahimè, sono troppo lontani e troppo soffocati dalla luce delle loro stelle. Ma considerando le uniche informazioni disponibili - dimensioni, masse e distanze degli esopianeti dalle loro stelle - scienziati come Quick e i suoi colleghi possono attingere ai modelli matematici e alla nostra comprensione del sistema solare per cercare di immaginare le condizioni che potrebbero plasmare gli esopianeti in mondi vivibili o non.

Mentre le ipotesi che entrano in questi modelli matematici sono supposizioni plausibili, possono aiutare gli scienziati a restringere l'elenco di esopianeti promettenti per cercare condizioni favorevoli alla vita in modo che l'imminente James Webb Space Telescope della NASA o altre missioni spaziali possano dare seguito.

"Le future missioni per cercare segni di vita oltre il sistema solare sono focalizzate su pianeti come il nostro che hanno una biosfera globale così abbondante che sta cambiando la chimica dell'intera atmosfera", afferma Aki Roberge, un astrofisico Goddard della NASA che ha collaborato con Quick su questa analisi. "Ma nel sistema solare, le lune ghiacciate con gli oceani, che sono lontane dal calore del Sole, hanno ancora dimostrato di avere le caratteristiche che pensiamo siano necessarie per la vita".

Fonti di calore radiogeno di 53 pianeti delle dimensioni della Terra

Per cercare possibili mondi oceanici, il team di Quick ha selezionato 53 esopianeti con dimensioni più simili alla Terra, anche se potrebbero avere una massa fino a otto volte maggiore. Gli scienziati presumono che i pianeti di queste dimensioni siano più solidi che gassosi e, quindi, hanno maggiori probabilità di supportare acqua liquida sopra o sotto le loro superfici. Almeno altri 30 pianeti che soddisfano questi parametri sono stati scoperti da quando Quick e i suoi colleghi hanno iniziato il loro studio nel 2017, ma non sono stati inclusi nell'analisi, che è stata pubblicata il 18 giugno sulla rivista Publications of the Astronomical Society of the Pacific.

Due fonti primarie di calore

Identificati i loro pianeti delle dimensioni della Terra, Quick e il suo team hanno cercato di determinare quanta energia ciascuno potrebbe generare e rilasciare sotto forma di calore. Il team ha considerato due fonti primarie di calore. Il primo, il calore radiogeno, è generato nel corso di miliardi di anni dal lento decadimento dei materiali radioattivi nel mantello e nella crosta di un pianeta. Quel tasso di decadimento dipende dall'età di un pianeta e dalla massa del suo mantello. Altri scienziati avevano già determinato queste relazioni per i pianeti delle dimensioni della Terra. Quindi, Quick e il suo team hanno applicato il tasso di decadimento alla loro lista di 53 pianeti, assumendo che ognuno abbia la stessa età della sua stella e che il suo mantello occupi la stessa proporzione del volume del pianeta del mantello terrestre.

Questo grafico animato mostra i livelli di attività geologica prevista tra esopianeti, con e senza oceani, rispetto all'attività geologica nota tra i corpi del sistema solare, con e senza oceani. (Lynnae Quick e James Tralie / Goddard Space Flight Center della NASA)

Calore dalla forza delle maree

Successivamente, i ricercatori hanno calcolato il calore prodotto da qualcos'altro: la forza di marea, che è l'energia generata dallo strattone gravitazionale quando un oggetto orbita attorno a un altro. I pianeti in orbite allungate o ellittiche spostano la distanza tra loro e le loro stelle mentre li circondano. Ciò porta a cambiamenti nella forza gravitazionale tra i due oggetti e fa allungare il pianeta, generando così calore. Alla fine, il calore viene disperso nello spazio attraverso la superficie.

Una via d'uscita per il caldo è attraverso i vulcani oi criovulcani. Un altro percorso è attraverso la tettonica, che è un processo geologico responsabile del movimento dello strato roccioso o ghiacciato più esterno di un pianeta o di una luna. Qualunque sia il modo in cui viene scaricato il calore, sapere quanto ne viene espulso da un pianeta è importante perché potrebbe creare o distruggere l'abitabilità.

Ad esempio, troppa attività vulcanica può trasformare un mondo vivibile in un incubo fuso. Ma un'attività troppo scarsa può arrestare il rilascio di gas che compongono un'atmosfera, lasciando una superficie fredda e sterile. La giusta quantità supporta un pianeta vivibile e umido come la Terra, o una luna possibilmente vivibile come Europa.

Sul ponte: l'Europa Clipper della NASA

Nel prossimo decennio, l'Europa Clipper della NASA esplorerà la superficie e il sottosuolo di Europa e fornirà approfondimenti sull'ambiente sotto la superficie. Più gli scienziati possono conoscere Europa e altre lune potenzialmente abitabili del nostro sistema solare, meglio saranno in grado di comprendere mondi simili attorno ad altre stelle, il che potrebbe essere abbondante, secondo i risultati di oggi.

"Le prossime missioni ci daranno la possibilità di vedere se le lune oceaniche nel nostro sistema solare potrebbero supportare la vita", afferma Quick, che è un membro del team scientifico sia nella missione Clipper che nella missione Dragonfly sulla luna di Saturno Titano. "Se troviamo tracce chimiche della vita, possiamo provare a cercare segni simili a distanze interstellari".

Quando Webb verrà lanciato, gli scienziati cercheranno di rilevare le firme chimiche nelle atmosfere di alcuni dei pianeti nel sistema TRAPPIST-1, che si trova a 39 anni luce di distanza nella costellazione dell'Acquario. Nel 2017, gli astronomi hanno annunciato che questo sistema ha sette pianeti delle dimensioni della Terra. Alcuni hanno suggerito che alcuni di questi pianeti potrebbero essere acquosi e le stime di Quick supportano questa idea. Secondo i calcoli del suo team, TRAPPIST-1 e, f, g e h potrebbero essere mondi oceanici, il che li collocherebbe tra i 14 mondi oceanici identificati dagli scienziati in questo studio.

La bassa densità del pianeta Suggerimento di un mondo oceanico

I ricercatori hanno predetto che questi esopianeti hanno oceani considerando le temperature superficiali di ciascuno. Questa informazione è rivelata dalla quantità di radiazione stellare che ogni pianeta riflette nello spazio. Il team di Quick ha anche preso in considerazione la densità di ciascun pianeta e la quantità stimata di riscaldamento interno che genera rispetto alla Terra.

"Se vediamo che la densità di un pianeta è inferiore a quella della Terra, è un'indicazione che potrebbe esserci più acqua lì e non così tanta roccia e ferro", afferma Quick. E se la temperatura del pianeta consente l'acqua liquida, hai un mondo oceanico.

"Ma se la temperatura superficiale di un pianeta è inferiore a 32 gradi Fahrenheit (0 gradi Celsius), dove l'acqua è congelata", afferma Quick, "allora abbiamo un mondo oceanico ghiacciato e le densità di quei pianeti sono ancora più basse".

La vita avanzata è dubbia– “Ma…”

Questi mondi oceanici potrebbero sostenere la vita? Forse anche la vita intelligente? "Potrebbe esserci vita lì", afferma Lisa Kaltenegger, direttrice del Carl Sagan Institute di Cornell. “Ma potrebbe essere basato sulla tecnologia come il nostro? La vita su questi mondi sarebbe sott'acqua senza un facile accesso ai metalli, all'elettricità o al fuoco per la metallurgia. Forse l'inventiva della vita per arrivare a uno stadio tecnologico ci sorprenderà".

"Mondi puramente oceanici (senza terra in superficie)", ha scritto Avi Loeb, presidente del dipartimento di astronomia di Harvard in una e-mail a dailygalaxy.com, "non è probabile che sviluppino la diversità della vita come la conosciamo perché saranno impoveriti di nutrienti essenziali per la vita, come fosforo e molibdeno”.

La galassia quotidiana con Maxwell Moe , astrofisico, NASA Einstein Fellow , Università dell'Arizona tramite il Goddard Space Flight Center della NASA


La possibilità di vita aliena è massima su Europa, Encelado e Ganimede

Queste erano le parole di Harold Urey, chimico fisico famoso per i suoi contributi alla nostra comprensione della materia organica. In effetti, da quando è iniziata la ricerca dell'umanità di organismi extraterrestri, abbiamo trovato migliaia di pianeti che potrebbero avere i criteri giusti per supportare la vita, e gli astronomi prevedono che ci sono diversi miliardi di pianeti situati nella loro zona abitabile circumstellare - nota anche come "Zona dei Riccioli d'Oro". '.

Sebbene molti abbiano sentito parlare dell'equazione di Drake, una formula che stima il numero di civiltà intelligenti attualmente vive nell'universo, la misura più rilevante nel nostro tentativo di trovare la vita aliena è l'Earth Similarity Index (ESI). Questa scala, che tiene conto di diversi fattori tra cui raggio, densità, velocità di fuga e temperatura superficiale, cerca di quantificare quanto le caratteristiche fisiche di un dato pianeta o luna siano simili alla nostra Terra. Mentre alcuni esopianeti si sono classificati notevolmente in alto, come Kepler-438b con un ESI di 0,89 su 1,00 e Gliese 667 Cc con un ESI di 0,84, la maggior parte di questi si trova a diverse centinaia di anni luce di distanza, ben fuori dalla nostra portata per la moderna tecnologia standard.

E all'interno del nostro sistema solare? Bene, negli ultimi anni ci sono tre candidati che sono stati considerati come una seria prospettiva per la vita extraterrestre: le lune di Giove Europa e Ganimede e la luna di Saturno Encelado. In effetti, proprio il mese scorso, la NASA ha annunciato l'eccitante notizia di aver richiesto $ 255 milioni di finanziamenti per una missione di esplorazione in Europa. Tuttavia, secondo l'ESI, nessuna di queste lune si classifica più in alto di 0,3 sulla scala, quindi perché si ritiene che abbiano un tale potenziale di vita? La risposta sta negli oceani, nei geyser e nelle bocche idrotermali.

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Europa

Tra tutti i fattori necessari a un pianeta per sostenere la vita, la presenza di acqua liquida è sempre stata considerata una delle più vitali. Molti ricorderanno la scoperta dell'acqua su Marte, che ha suggerito molto sul lontano passato del pianeta rosso. Sebbene molte teorie alternative propongano che anche altri ambienti biochimici, come i laghi di metano trovati sulla luna di Saturno Titano, potrebbero contenere gli idrocarburi necessari per ospitare organismi viventi, il nostro unico vero precedente per la vita è quello che osserviamo proprio qui sulla Terra.

Secondo le ultime ricerche, sotto la sua spessa crosta ghiacciata, è probabile che Europa abbia un vasto oceano sotto la superficie che viene mantenuto in forma liquida a causa del riscaldamento delle maree di Giove. Sulla base delle informazioni del satellite Galileo della NASA, contiene fino a 3 volte più acqua di quella che si trova sulla Terra, nonostante le dimensioni complessive più piccole di Europa.

"L'oceano di Europa, per quanto ne sappiamo, non è un ambiente così duro", afferma l'astrobiologo Kevin Hand. Infatti, sebbene il suo oceano possa essere profondo fino a 100 km, sono stati trovati organismi viventi in luoghi con condizioni altrettanto difficili sulla Terra, come la famosa Fossa delle Marianne. A differenza della visione obsoleta secondo cui la fotosintesi dalla luce solare è una componente assolutamente essenziale della vita, gli scienziati negli ultimi due decenni hanno concluso che la vita microbica può sopravvivere attraverso la chemiosintesi elaborando sostanze chimiche dalle bocche idrotermali.

"Europa è una missione molto impegnativa che opera in un ambiente ad alta radiazione e c'è molto da fare per prepararsi", ha affermato Beth Robinson, chief financial officer della NASA. La missione di esplorazione, denominata Europa Clipper, sarà lanciata a metà degli anni 2020. Cercherà di osservare la topografia della luna, esaminare lo spessore della sua crosta di ghiaccio e analizzare la capacità dell'oceano sotto la superficie di sostenere la vita. Se lo Space Launch System (SLS) della NASA sarà terminato in tempo, consentirà all'Europa Clipper di essere inviato dalla Terra a Giove in soli 3 anni anziché nel tempo di viaggio convenzionale di 8 anni.

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Forse l'opportunità più non convenzionale per ottenere un campione dall'oceano di Europa verrà dai suoi geyser ricchi d'acqua che possono raggiungere i 200 km di altezza, il doppio dell'atmosfera terrestre. Se la NASA è in grado di pianificare la traiettoria orbitale di Europa Clipper in modo da consentirgli di passare dal polo sud della luna, potrebbe volare direttamente attraverso un getto di vapore acqueo, raccogliendo particelle d'acqua ed evitando così il difficile compito di dover atterrare sull'aereo di Europa. superficie del tutto.

Encelado

La sesta luna più grande di Saturno è stata recentemente scoperta come uno dei luoghi più promettenti per la vita nel nostro sistema solare al di fuori della Terra, forse superando anche Europa nelle sue prospettive di abitabilità.

Nel 2005, la sonda spaziale Cassini della NASA ha trovato pennacchi di vapore acqueo provenienti dal polo sud di Encelado, che raggiungono altezze di 200 km, proprio come quelli osservati su Europa. Nel 2014 ha scoperto l'esistenza di un caldo oceano sotto la superficie con una profondità stimata di soli 10 km. Ora, nel 2015, gli astrofisici che lavorano alla missione Cassini hanno appena annunciato di aver rilevato l'attività idrotermale in corso nell'oceano di Encelado, la prima del suo genere mai trovata oltre alla Terra.

Sorprendentemente, gli scienziati dietro questa scoperta hanno spiegato di aver raccolto questi dati non esaminando lo stesso Encelado, ma osservando la polvere trovata nei maestosi anelli di Saturno. "Sappiamo fin dall'inizio che Encelado era la fonte del materiale nell'anello più esterno di Saturno […] in base alla composizione dell'anello", ha detto Sean Hsu, ricercatore presso l'Università del Colorado, Boulder. Usando lo spettrometro di massa di Cassini, sono stati in grado di identificare un tipo di particella di silicio che, per quanto ne sappiamo, può essere formata solo da bocche idrotermali.


Il ghiaccio è peculiare per un solido.

È meno denso della sua forma liquida e questo significa che galleggia nell'acqua liquida.

Se così non fosse, la vita non potrebbe esistere.

Dal momento che la vita ha avuto inizio nell'acqua, se l'acqua ghiacciata fosse più densa del suo stato liquido ciò significherebbe che il ghiaccio affonderebbe. Stagni, laghi e l'oceano si congelavano dal basso verso l'alto, uccidendo qualsiasi vita al loro interno. Così com'è, l'acqua si congela dall'alto verso il basso, permettendo alla vita di sopravvivere nell'acqua liquida relativamente più calda sotto il ghiaccio.

Chiunque abbia mai bevuto acqua ghiacciata in una giornata calda può attestare le capacità di raffreddamento dell'acqua. Ma fa più che placare la nostra sete.


Oltre all'acqua liquida, quali fattori potrebbero far sì che la vita sia su Europa? - Astronomia

La risposta è sì, e il prossimo colpo migliore per trovare forme di vita extraterrestri è su Europa, una luna del pianeta Giove. In questo momento, non c'è nessun altro corpo nel sistema solare che attiri tanta attenzione scientifica come questa luna dall'aspetto strano e luminoso, il più piccolo dei quattro grandi satelliti di Giove. Di seguito, dall'alto verso il basso (e come ti avvicineresti a loro spostandoti verso l'esterno da Giove) sono Io, Europa, Ganimede e Callisto.

Europa sembra una buona scommessa. La vita potrebbe essere un po' strana, ma forse non molto più strana delle forme di vita trovate di recente intorno a bocche calde nell'oceano abissale. Acqua liquida e fonti di energia sono i presupposti essenziali per la Vita. L'Europa potrebbe averli. Il forte calore delle maree potrebbe mantenere l'interno di Europa abbastanza caldo da avere acqua liquida sotto uno strato di ghiaccio. Pertanto, qualsiasi composto organico sarebbe mobile, in acqua. Potrebbero interagire.

Diamo uno sguardo più da vicino a Europa come possibile ospite di Life. Europa è la quarta luna più grande di Giove e la sesta luna più grande del sistema solare. La superficie di Europa è ricoperta di ghiaccio. Dalle foto scattate da Galileo (la navicella spaziale, non l'astronomo), la sua superficie sembra un vetro rotto che viene riparato dalla colla ghiacciata che cola dal basso. Creste basse, diritte e curve, attraversano la superficie. Colate e fratture, pozzi e "pozzanghere" ghiacciate - tutti suggeriscono una storia geologica unica. Grazie alla sua superficie liscia, è la luna più luminosa del sistema solare.

It is quite unlike its fellow moons Callisto and Ganymede with their heavily cratered crusts. Europa has almost a complete absence of craters as well as almost no vertical relief. This interesting feature makes it difficult to find out the age of this moon. Geologists determine the relative age of a surface by counting the number of impact craters. We all know our Moon has many craters. It suggests that our moon has been geologically inactive for about 4000 million years. In contrast, there is very little evidence of impacts on the surface of Europa. Unless Europa is fortunate enough to somehow avoid the impacts suffered throughout the rest of the solar system, it must have gone through some kind of geological process that erased the evidence of almost all of those impacts.

Europa has an icy crust that has been severely fractured, as indicated by the dark linear, curved, and wedged-shaped bands seen in images of the surface. These fractures have broken the crust into plates as large as 30 kilometers (18.5 miles) across. Areas between the plates are filled with material that was probably icy slush contaminated with rocky debris. Some individual plates were separated and rotated into new positions.

By studying Europa's density we can tell that it has a shell of water ice, parts of which could be liquid. Models of Europa's interior show that beneath a thin 5 km (3 miles) crust of water ice, Europa may have oceans as deep as 50 km (30 miles) or more. There is some evidence indicating that Europa may be slushy just beneath the icy crust and possibly even warmer at greater depths. The evidence includes a strangely shallow impact crater, chunky textured surfaces like icebergs, and gaps where new icy crust seems to have formed between continent-sized plates of ice.

Thus, much of the evidence points to a mobile surface provided by liquid water. Liquid water, scientists believe, could exist below the surface because of internal tidal heating from gravitational interactions with Jupiter and the other Galilean moons. (The Galilean moons are the four shown above, so named because they were first observed by Galileo.)


Let water be our guide

Evidence of various forms of water has been discovered in many places in our solar system and is hypothesized to exist in many more. These sources of water will be essential if humans ever can set up long-term, manned deep space missions. Additionally, the search continues for liquid water capable of sustaining life. That life may have existed long ago as in the case of Martian history, or it may exist in places we cannot reach yet such as the hypothesized subsurface ocean of Europa. In fact, a new satellite is planned to orbit Europa within the next decade to search for and study this possibly enormous body of water to find out if it may sustain life. As such, water, essential to human and all other known life, will continue to guide human exploration of the solar system and beyond.

Andy Greenspon is a PhD candidate in Applied Physics at the School of Engineering and Applied Sciences.

Hannah Zucker is a PhD student in the Program in Neuroscience at Harvard University.

Cover image: Courtesy NASA/JPL-Caltech

For More Information:

  • Find out more about the history of water and ice formation in the solar system.
  • Find out what other places in the solar system and beyond scientists believe there may be large sources of water.
  • Learn about the long history of telescope development used to look at extraterrestrial bodies.
  • To learn more about the Curiosity Rover, check the mission website .

This article is part of our special edition on water. To read more, check out our special edition homepage!


God’s Chosen Planet

Photo courtesy NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/University of Idaho

Could primordial soup be served ice-cold and made with a liquid other than water? Astrobiologists believe that it’s possible on Titan. Although the temperature on Saturn’s massive moon is a chilly minus 179 degrees Celsius, it has a thick nitrogen atmosphere rich in organic molecules and a surface speckled with methane lakes. These ingredients, according to computer simulations recently conducted at Cornell University, could combine to form cellular membranes, which are crucial for the evolution of complex cells. “Ours is the first concrete blueprint of life not as we know it,” said one of the researchers in a news release. Another expressed hope that we might someday send a probe “to float on the seas of this amazing moon.”

But the creationists at the hilariously misnamed Discovery Institute, a prominent advocate for intelligent design theory, had a different spin on the story. It described the Cornell researchers as hucksters who had proved nothing: “Get out your checkbook, U.S Congress. Coming up: a search across the Solar System for stone-cold dead BUBBLES.”

Ridiculing astrobiologists is a favorite sport at the Discovery Institute, which complains on its news site that “hardly a month goes by lately when the science media fail to breathlessly report the discovery of a new planet, in some star’s ‘habitable zone,’ that might hypothetically be capable of supporting life.” The institute attributes the coverage in part to hype purposefully generated by “organized science” to shake down the government for grant money.

But the creationists also see a more sinister agenda than naked greed. They place astrobiologists among the ranks of the “Darwin Brigades” who have always been “eager to undermine human exceptionalism,” since “the alleged ordinariness of the human race was vital in establishing common ancestry as a plausible theory.” Astrobiology, they argue, expands this line of thought, since it holds to the Darwinist belief that life started by accident and that—under the right conditions—it can emerge anywhere with a liquid solvent (preferably water), energy, and organic compounds. This delusion, the Discovery Institute adds, undermines human exceptionalism on a cosmic scale by proclaiming that the Earth is not particularly special, just one among billions of potentially life-bearing planets.

The Discovery Institute claims instead that, the more data we gather about the Earth and other solar systems, the more clear it becomes that the cosmos was designed specifically with us in mind: “Someone decided that life should exist in this universe and made sure that Earth received all the proper protection and environmental benefits it needed to become the home of humankind.” And, of course, scripture is always available to provide supporting evidence. “The Earth’s uniqueness brings to mind what the prophet Isaiah recorded thousands of years ago: ‘For thus says the Lord—Who created the heavens, God Himself, Who formed the Earth and made it, Who established it and did not create it to be a worthless waste He formed it to be inhabited—I am the Lord, and there is no one else.’”

The intellectual godfather of these views is Guillermo Gonzalez, a proponent of intelligent design who is an assistant professor of astronomy at Ball State University in Muncie, Indiana, and a senior fellow at the Seattle-based Discovery Institute’s Center for Science and Culture. Gonzalez puts a theological twist on some of the theories proposed by his more secular-minded colleagues. Chief among these is the “rare Earth” hypothesis, which emphasizes that even the slightest deviations in cosmic and terrestrial events could have rendered our planet inhospitable to life.

The most recent scientific treatment of this idea is the book Lucky Planet, by David Waltham, an astrobiologist and geophysicist at Royal Holloway College, University of London. “There are many ways of getting a world wrong but few ways of getting it right,” Waltham writes. “Earth was blessed with incredible good fortune, giving it all the right properties to sustain a complex and beautiful biosphere.”

Gonzalez and theologian Jay Wesley Richards present a different interpretation in their book The Privileged Planet, which has become a manifesto for intelligent design cosmology. Scientists such as Waltham, Gonzalez says, “argue that although Earth’s complex life and the conditions that allow for it are highly improbable … [they’re] still nothing more than an unintended fluke.”

Privileged Planet, however, sees evidence of a divine architect, arguing that the cosmos has been purposefully engineered to enable us to appreciate it: “The fact that our atmosphere is clear that our moon is just the right size and distance from Earth and that its gravity stabilizes Earth’s rotation that our position in the galaxy is just so that our sun is its precise mass and composition—all of these facts and many more not only are necessary for Earth’s habitability, but also have been surprisingly crucial to the discovery and measurement of the universe.”

This measurability is presented as a refutation of chance. For instance, the composition of our atmosphere is such that it filters out deadly radiation while remaining transparent enough for the science of astronomy. Gonzalez takes correlation between habitability and measurability a step even further, noting that our transparent atmosphere also enables us to detect and deflect asteroids that could potentially collide with Earth. Such knowledge would only be useful for a technologically advanced civilization. Therefore, he reasons, it endows humanity with a survival mechanism that is intrinsically tied to our predestined development as a scientifically literate species.

Photo courtesy NASA/JPL-Caltech/SETI Institute

It’s the sort of circular reasoning that can give you an ice cream headache. But, from the perspective of creationists who believe that the Earth is God’s very special planet, it answers two questions that have been dogging them ever since scientists in the 19 th century began seriously investigating the possibility of life on other worlds: If the Earth is at the theological center of the universe, why is it physically located in the boondocks of the Milky Way galaxy? And why would God create so many planets just to leave them barren of life?

Intelligent design cosmology purports to answer the first question by declaring that we are, in fact, located at an exalted place. A planet situated in intergalactic space, far from other stars, would have less light pollution, making it ideal for observing distant phenomena, but with no other nearby planets to observe, the location would be virtually worthless for discovering the laws of celestial mechanics. A planet near a dense nebular cloud, on the other hand, would be conducive to learning about star formation, but because of the glare, not the wider universe. Earth, Gonzalez argues, “offers surprisingly good views of the distant e nearby universe while providing an effective platform for discovering the laws of physics.”

And why would a deity who cares only about Earthlings bother to design an infinite cosmos just to fill it with dead planets? Intelligent design proponents have an answer for that, too. They see the wider universe as the byproduct of the lengthy process of bringing the Earth into being—a massive undertaking that began with the creation of energy, followed by the formation of matter, elements, galaxies, planets, and ultimately, us. Extraterrestrial life is not a factor in this equation.

That’s why the Discovery Institute exudes an I-told-you-so schadenfreude whenever scientists discover exoplanets that appear to be poor candidates for sustaining life. The most basic definition of a “habitable” planet is one that exists in its solar system’s “Goldilocks zone”—close enough to its star to provide sufficient heat for liquid water but not so close that any water steams away. But there are a myriad of other factors that determine whether an exoplanet can host life. For instance, if an exoplanet is too small, it won’t be able to retain an atmosphere if it’s too large, the high surface pressure will make water solid, regardless of the temperature.

“Not only are more requirements for habitability being discovered, but they are often found to be interdependent, forming a complex ‘web,’ ” the Discovery Institute says. “This means that if a planetary system is found not to satisfy one of the habitability requirements, it may not be possible to compensate for this deficit by adjusting a different parameter in the system.”

That might be true Se you believe that our solar system is the perfect template for habitability. Scientists have discovered combinations of factors that could allow for planetary systems very different from ours to support life. For instance, a planet orbiting close to a small, cool star can become “tidally locked,” so that one side always faces the sun while the other side is trapped in permanent darkness. It was once thought that the daylight side of such a world would lose all its water, since it would evaporate and freeze on the night side. But recent climate modeling suggests that ocean currents could transport enough heat to melt away dark-side glaciers, keeping the planet wet enough for life.

And then there are the surprising potential habitable zones that we’ve found within our own solar system—in the methane lakes of Titan and the massive oceans of water beneath the icy surface of Jupiter’s moon Europa. There might be microbial life on Mars, or fossils of long-extinct organisms that thrived around 4 billion years ago, when the Red Planet had an atmosphere and water.

Photo courtesy NASA/JPL/USGS

The intelligent design crowd doesn’t rule out the existence of what it calls “simple life” on other worlds. However, as the Discovery Institute sniffs, “we likely won’t be satisfied with microbes barely surviving on a moon. … We are looking for much more complex life, with a brain capacity similar to our own, and the ability to modify its surroundings into complex technology.”

It’s stunning that even critics of astrobiology could be witless enough to write those words. We’d be quite satisfied with microbes eking out an existence on an alien moon. In fact, evidence that life can emerge on other worlds would be the most significant discovery of the millennium.

Perhaps the most revealing statement made by creationists is their disdain for “simple life.” Yes, compared with us, a bacterium is simple life. But there is nothing simple about life itself. It is, to our knowledge, the only thing in the natural universe that is capable of physically changing itself to adapt to its environment. Darwin’s words still resonate today: “Whilst this planet has gone cycling on according to the fixed law of gravity, from so simple a beginning endless forms most beautiful and most wonderful have been, and are being, evolved.”

And that’s what really worries the missionaries of intelligent design. The discovery of extraterrestrial organisms would confront them with two unpalatable conclusions—that evolution is the driving force behind life, and that God has plans that don’t necessarily include us. For creationists, it’s far more comforting to pin their faith upon a dead universe.


Biomarkers

Our observations suggest increasingly that Earth-size planets orbiting within the habitable zone may be common in the Galaxy—current estimates suggest that more than 40% of stars have at least one. But are any of them inhabited? With no ability to send probes there to sample, we will have to derive the answer from the light and other radiation that come to us from these faraway systems (Figure 6). What types of observations might constitute good evidence for life?

Figure 6: Earth, as Seen by NASA’s Voyager 1. In this image, taken from 4 billion miles away, Earth appears as a “pale blue dot” representing less than a pixel’s worth of light. Would this light reveal Earth as a habitable and inhabited world? Our search for life on exoplanets will depend on an ability to extract information about life from the faint light of faraway worlds. (credit: modification of work by NASA/JPL-Caltech)

To be sure, we need to look for robust biospheres (atmospheres, surfaces, and/or oceans) capable of creating planet-scale change. Earth hosts such a biosphere: the composition of our atmosphere and the spectrum of light reflected from our planet differ considerably from what would be expected in the absence of life. Presently, Earth is the only body in our solar system for which this is true, despite the possibility that habitable conditions might prevail in the subsurface of Mars or inside the icy moons of the outer solar system. Even if life exists on these worlds, it is very unlikely that it could yield planet-scale changes that are both telescopically observable and clearly biological in origin.

What makes Earth “special” among the potentially habitable worlds in our solar system is that it has a photosynthetic biosphere. This requires the presence of liquid water at the planet’s surface, where organisms have direct access to sunlight. The habitable zone concept focuses on this requirement for surface liquid water—even though we know that subsurface habitable conditions could prevail at more distant orbits—exactly because these worlds would have biospheres detectable at a distance.

Indeed, plants and photosynthetic microorganisms are so abundant at Earth’s surface that they affect the color of the light that our planet reflects out into space—we appear greener in visible wavelengths and reflect more near-infrared light than we otherwise would. Moreover, photosynthesis has changed Earth’s atmosphere at a large scale—more than 20% of our atmosphere comes from the photosynthetic waste product, oxygen. Such high levels would be very difficult to explain in the absence of life. Other gases, such as nitrous oxide and methane, when found simultaneously with oxygen, have also been suggested as possible indicators of life. When sufficiently abundant in an atmosphere, such gases could be detected by their effect on the spectrum of light that a planet emits or reflects. (As we saw in the chapter on exoplanets, astronomers today are beginning to have the capability of detecting the spectrum of the atmospheres of some planets orbiting other stars.)

Astronomers have thus concluded that, at least initially, a search for life outside our solar system should focus on exoplanets that are as much like Earth as possible—roughly Earth-size planets orbiting in the habitable zone—and look for the presence of gases in the atmosphere or colors in the visible spectrum that are hard to explain except by the presence of biology. Simple, right? In reality, the search for exoplanet life poses many challenges.

As you might imagine, this task is more challenging for planetary systems that are farther away and, in practical terms, this will limit our search to the habitable worlds closest to our own. Should we become limited to a very small number of nearby targets, it will also become important to consider the habitability of planets orbiting the M-dwarfs we discussed above.

If we manage to separate out a clean signal from the planet and find some features in the light spectrum that might be indicative of life, we will need to work hard to think of any nonbiological process that might account for them. “Life is the hypothesis of last resort,” noted astronomer Carl Sagan—meaning that we must exhaust all other explanations for what we see before claiming to have found evidence of extraterrestrial biology. This requires some understanding of what processes might operate on worlds that we will know relatively little about what we find on Earth can serve as a guide but also has potential to lead us astray (Figure 7).

Recall, for example, that it would be extremely difficult to account for the abundance of oxygen in Earth’s atmosphere except by the presence of biology. But it has been hypothesized that oxygen could build up to substantial levels on planets orbiting M-dwarf stars through the action of ultraviolet radiation on the atmosphere—with no need for biology. It will be critical to understand where such “false positives” might exist in carrying out our search.

We need to understand that we might not be able to detect biospheres even if they exist. Life has flourished on Earth for perhaps 3.5 billion years, but the atmospheric “biosignatures” that, today, would supply good evidence for life to distant astronomers have not been present for all of that time. Oxygen, for example, accumulated to detectable levels in our atmosphere only a little over 2 billion years ago. Could life on Earth have been detected before that time? Scientists are working actively to understand what additional features might have provided evidence of life on Earth during that early history, and thereby help our chances of finding life beyond.

Figure 7: Spectrum of Light Transmitted through Earth’s Atmosphere. This graph shows wavelengths ranging from ultraviolet (far left) to infrared. The many downward “spikes” come from absorption of particular wavelengths by molecules in Earth’s atmosphere. Some of these compounds, like water and the combination oxygen/ozone and methane, might reveal Earth as both habitable and inhabited. We will have to rely on this sort of information to seek life on exoplanets, but our spectra will be of much poorer quality than this one, in part because we will receive so little light from the planet. (credit: modification of work by NASA)

Key concepts and summary

The search for life beyond Earth offers several intriguing targets. Mars appears to have been more similar to Earth during its early history than it is now, with evidence for liquid water on its ancient surface and perhaps even now below ground. The accessibility of the martian surface to our spacecraft offers the exciting potential to directly examine ancient and modern samples for evidence of life. In the outer solar system, the moons Europa and Enceladus likely host vast sub-ice oceans that may directly contact the underlying rocks—a good start in providing habitable conditions—while Titan offers a fascinating laboratory for understanding the sorts of organic chemistry that might ultimately provide materials for life. And the last decade of research on exoplanets leads us to believe that there may be billions of habitable planets in the Milky Way Galaxy. Study of these worlds offers the potential to find biomarkers indicating the presence of life.

Glossary

biomarker: evidence of the presence of life, especially a global indication of life on a planet that could be detected remotely (such as an unusual atmospheric composition)

habitable zone: the region around a star in which liquid water could exist on the surface of terrestrial-sized planets, hence the most probable place to look for life in a star’s planetary system