Il sogno di scoprire la vita aliena trova nuova speranza

Una delle tante volte Lisa KalteneggerIl sogno di un po' più vicino alla realtà è stato in una fredda mattina di aprile di una decina di anni fa, durante una conferenza di astronomia. Stava stringendo quella che ricorda essere una tazza di caffè terribile, semplicemente orribile, non perché ne avrebbe bevuto ancora, ma perché aveva aspettato in fila ed era caldo nelle sue mani. Poi Bill Borucki virò nella sua direzione.

Si preparò a dirgli di evitare il caffè. Ma Borucki, capo della missione Kepler della NASA, un telescopio spaziale progettato per cacciare pianeti in orbita attorno ad altre stelle (o "esopianeti"), aveva qualcos'altro di cui discutere. Keplero aveva intravisto i suoi primi due esopianeti delle dimensioni della Terra con una discreta possibilità di avere acqua liquida sulle loro superfici. Questi erano il tipo di strani nuovi mondi che tutti alla conferenza - e forse la maggior parte della razza umana - avevano immaginato almeno una volta. Kaltenegger confermerebbe che i pianeti potrebbero essere abitabili?

Kaltenegger, all'epoca astrofisico del Max Planck Institute for Astronomy di Heidelberg, in Germania, iniziò a eseguire nuovi modelli climatici prima della fine della conferenza, incorporando fatti di base come i diametri dei pianeti e il tiepido bagliore della loro stella. La sua risposta definitiva: un qualificato sì. I pianeti potrebbero essere adatti alla vita, o almeno all'acqua liquida; potrebbero anche essere mondi d'acqua, racchiusi in oceani infiniti senza un solo sperone roccioso che spunta dalle onde. L'avvertenza era che avrebbe avuto bisogno di osservazioni più avanzate per essere sicura.

Da allora Kaltenegger è diventato forse il principale modellatore di computer al mondo di mondi potenzialmente abitabili. Nel 2019, quando un'altra navicella spaziale della NASA chiamata TESS ha trovato la sua primi mondi rocciosi e temperati, è stata nuovamente chiamata a ricoprire il ruolo di ispettore della casa cosmica. Più di recente, il sondaggio SPECULOOS con sede in Belgio ha chiesto il suo aiuto per la comprensione un ritrovato pianeta delle dimensioni della Terra soprannominato SPECULOOS-2c che è precariamente vicino alla sua stella. Lei e i suoi colleghi hanno completato un'analisi, caricata come una prestampa a settembre, dimostrando che l'acqua di SPECULOOS-2c potrebbe essere in procinto di evaporare come il vapore di una sauna, come fecero tutti i mari di Venere molto tempo fa e come gli oceani della Terra cominceranno a fare tra mezzo miliardo di anni. Le osservazioni del telescopio dovrebbero essere in grado di dire entro pochi anni se ciò sta accadendo, il che aiuterà a rivelare il futuro del nostro pianeta e a delimitare ulteriormente la distinzione tagliente tra mondi ostili e abitabili in tutta la galassia.

Nel simulare succedanee di Terre e visioni più speculative di pianeti viventi, Kaltenegger sfrutta la vita bizzarra e la geologia che si trovano sulla Terra per sviluppare una serie più sistematica di aspettative su ciò che potrebbe essere possibile altrove. "Sto cercando di fare le basi", mi ha detto durante una recente visita alla Cornell University, dove dirige un istituto intitolato a Carl Sagan, un altro carismatico astronomo di Itaca con grandi idee sulla fine del soggiorno solitario dell'umanità nel cosmo.

La sua ricerca globale - la ricerca di vita aliena - sta entrando in una fase senza precedenti. Escludendo l'arrivo fulmineo di qualcosa come una trasmissione radiofonica extraterrestre, la maggior parte degli astronomi crede che la nostra migliore possibilità a breve termine di incontrare altre forme di vita nel cosmo sia quella di rilevare gas di biosignatura - gas che potrebbero provenire solo dalla vita - fluttuando nelle atmosfere degli esopianeti. Il tipo di misurazione remota necessaria per effettuare questo tipo di rilevamento ha messo a dura prova le capacità anche degli osservatori più avanzati dell'umanità. Ma con il James Webb Space Telescope (JWST) ora nei suoi primi mesi di osservazioni, una tale scoperta è diventata possibile.

Nei prossimi anni, l'enorme telescopio spaziale esaminerà da vicino una manciata di mondi rocciosi che sono considerati molto probabilmente abitabili, incluso probabilmente il nuovo SPECULOOS-2c. Come minimo, gli studi di JWST dovrebbero discernere se questi pianeti hanno atmosfere; potrebbero anche mostrare che alcuni gocciolano con acqua liquida. Più ottimisticamente, se le biosfere fioriscono facilmente da mondi simili alla Terra, il telescopio potrebbe rilevare rapporti strani, ad esempio, di anidride carbonica, ossigeno e metano su uno di questi pianeti. Gli astronomi possono quindi essere fortemente tentati di attribuire la miscela alla presenza di un ecosistema extraterrestre.

Trovare firme biologiche richiederà a Kaltenegger e a un piccolo gruppo di suoi colleghi di spremere certezza da pochissimi fotoni. Non solo i segnali atmosferici che stanno cercando saranno deboli, ma lei e i suoi colleghi devono modellare la possibile interazione di un pianeta di luce stellare, roccia e aria in modo sufficientemente accurato da essere sicuri che nulla oltre alla vita possa spiegare la presenza di un particolare gas atmosferico. Qualsiasi analisi del genere deve navigare tra Scilla e Cariddi, evitando sia i falsi negativi - la vita c'era ma te la sei persa - sia i falsi positivi che trovano la vita dove non c'è.

Sbagliare comporta delle conseguenze. A differenza della maggior parte degli sforzi scientifici, la ricerca di segni di vita extraterrestre avviene sotto un riflettore inevitabile e in un ecosistema di informazioni turbo in cui qualsiasi scienziato grida "Vita!" deforma il tessuto del finanziamento, dell'attenzione e della fiducia pubblica. La stessa Kaltenegger ha recentemente avuto un posto in prima fila proprio per un episodio del genere.

La sua generazione deve affrontare un'altra pressione, una che avevo intenzione di posare delicatamente ma che ho finito per sbottare solo un'ora dopo averla incontrata. Lei e i suoi colleghi hanno iniziato la loro carriera all'alba dell'era degli esopianeti. Ora sono in una corsa per scoprire la vita su uno prima di morire.

Sognatori Planetari

La moderna ricerca di firme biologiche è iniziata quasi immediatamente dopo la scoperta nel 1995 del primo esopianeta, un gigante gassoso, che orbitava attorno a una stella simile al sole. La caccia al pianeta divenne presto irritabile e competitiva, una corsa ai titoli dei giornali. Alcuni astronomi esperti dubitavano che il sottocampo appariscente e affamato di risorse potesse fornire molto più di misurazioni una tantum di pochi pianeti unici. "Le persone erano apertamente scettiche e alcune persone erano rabbiosamente contrarie", ha detto Sara Seagger, un astronomo di esopianeti presso il Massachusetts Institute of Technology. Nel frattempo, enclavi di ricercatori che la pensano allo stesso modo hanno iniziato a riunirsi in seminari per esplorare nuove domande a cielo aperto. "Non abbiamo mai detto di no a nessuna idea", ha detto Seager, che all'epoca era uno studente laureato.

Kaltenegger era una matricola all'università quando giunse la notizia dei primi esopianeti giganti. Era cresciuta in una piccola città dell'Austria, con genitori che sostenevano i suoi interessi per la matematica, la fisica e le lingue; i bibliotecari del paese la conoscevano così bene che le avrebbero dato i libri nuovi che non avevano ancora classificato. "Tutto era possibile", ha detto della sua educazione. All'Università di Graz, è stata attratta dalla nuova ricerca di nuovi mondi. Seager, che ha incontrato Kaltenegger durante un programma scolastico estivo nel 1997, ora loda la straordinaria audacia che ha portato uno studente universitario a unirsi a un sottocampo che era ancora così marginale ed effimero. "Poter essere lì all'inizio, non è stata solo una coincidenza", ha detto Seager. Alla fine degli studi universitari di Kaltenegger, aveva ottenuto finanziamenti dall'Unione Europea e si era invitata a partecipare a un osservatorio a Tenerife, nelle Isole Canarie. Lì ha trascorso lunghe notti piene di caffè a caccia di esopianeti, ascoltando in loop l'album dei Dire Straits di un post-dottorato prima di inciampare fuori per vedere il sole sorgere su un paesaggio cosparso di lava.

Nel frattempo, le agenzie spaziali stavano entrando in azione. Nel 1996, un amministratore della NASA, Dan Goldin, pubblicò un piano che sarebbe effettivamente scattato direttamente dalla scoperta dei primi esopianeti giganti gassosi fino alla end zone. Il suo piano prevedeva enormi osservatori spaziali, soprannominati Terrestrial Planet Finders, che potessero effettuare misurazioni spettroscopiche dettagliate di Terre aliene, suddividendo la loro luce nei colori che le compongono per comprenderne la composizione chimica.

Meglio ancora, Goldin voleva immagini reali dei pianeti. Nel 1990 la sonda Voyager della NASA, per volere di Sagan, aveva scattato una foto di casa dall'esterno oltre l'orbita di Nettuno, riducendo il nostro intero mondo vivente, che respira e fragile a un punto azzurro sospeso nel vuoto. E se potessimo vedere un altro punto blu pallido là fuori che brilla nel nero?

L'Agenzia spaziale europea ha individuato la propria versione di una missione di esplorazione della vita gemellata dalla Terra, chiamata Darwin. Kaltenegger, allora 24enne, fece domanda per lavorarci e ottenne il lavoro. "Mi sono chiesto: se vivi in ​​un'epoca in cui puoi capire se siamo soli nell'universo e se posso aiutarti?" ha detto alla Cornell, sfoggiando una collana di gemme turchesi che simboleggia un punto blu pallido e tenendo in equilibrio una tazza da tè sul ginocchio. "Ripensando alla mia vita, è probabilmente quello che voglio aver fatto." Le era stato assegnato il compito di considerare i compromessi di progettazione della missione e di redigere l'elenco delle stelle che la flotta di telescopi di Darwin avrebbe dovuto scansionare per i pianeti; parallelamente, ha proseguito il dottorato.

Ma negli anni 2000, le visioni di grandi telescopi per la caccia agli alieni sono crollate su entrambe le sponde dell'Atlantico. Gli studi di Darwin sono falliti nel 2007. Uno dei motivi è stato il programma di sviluppo cadente di JWST, che ha consumato budget e tempi di attenzione. Un altro era il dubbio scientifico: a quel tempo, gli astronomi non avevano idea di quale frazione delle stelle della Via Lattea avesse pianeti rocciosi con la possibilità di un clima stabile e temperato.

Quella frazione si rivelerebbe essere circa una su cinque, come rivelato dal telescopio spaziale Kepler, lanciato nel 2009 e che ha continuato a scoprire migliaia di esopianeti. Una missione Terrestrial Planet Finder, se uno dovesse essere resuscitato, avrebbe molti posti da puntare.

Dal lancio di Keplero, tuttavia, i compromessi pragmatici hanno portato gli astrobiologi a sognare in modo più piccolo, deviando le loro risorse su un percorso più umile. Un osservatorio come Darwin avrebbe potuto individuare il segnale di un pianeta roccioso accanto a una stella molto più luminosa, una sfida spesso paragonata a scattare una foto di una lucciola mentre svolazza attorno a un riflettore. Ma ora c'è un altro modo più economico.

Seager e l'astronomo di Harvard Dimitar Sasselov sognato il metodo alternativo nel 2000 — un modo per annusare l'atmosfera di un esopianeta anche se la luce del pianeta e della sua stella si fondono insieme. In primo luogo, i telescopi cercano i pianeti che "transitano", attraversando davanti alla loro stella vista dalla prospettiva della Terra, il che provoca una leggera diminuzione della luce stellare. Questi transiti sono ricchi di informazioni. Durante un transito, lo spettro di una stella genera nuovi dossi e oscillazioni, perché parte della luce stellare risplende attraverso l'anello dell'atmosfera attorno al pianeta e le molecole nell'atmosfera assorbono luce di frequenze specifiche. L'abile analisi delle oscillazioni spettrali rivela la chimica ad alta quota responsabile. Il telescopio spaziale Hubble ha iniziato a testare questa tecnica nel 2002, trovare vapore di sodio intorno a un lontano pianeta gigante gassoso; insieme ad altri telescopi, da allora ha ripetuto il trucco su dozzine di bersagli.

Ora l'universo aveva solo bisogno di tirar fuori alcuni mondi simili alla Terra adatti da guardare.

Le indagini sugli esopianeti sembravano incontrare molti Giove troppo cotti e Nettuni sottodimensionati attorno ad altre stelle, ma i pianeti rocciosi con il potenziale per l'acqua liquida rimasero scarsi fino all'era di Keplero. Entro la metà degli anni 2010, Keplero aveva dimostrato che i mondi delle dimensioni della Terra sono comuni; ne ha anche individuati alcuni potenzialmente abitabili in transito davanti alle loro stelle, come la coppia che Kaltenegger ha modellato per Borucki. Tuttavia, gli esempi specifici presentati da Keplero erano troppo lontani per un buon studio di follow-up. Nel frattempo, nel 2016 gli astronomi hanno scoperto che la stella più vicina alla Terra, Proxima Centauri, ha un pianeta delle dimensioni della Terra potenzialmente abitabile. Ma quel pianeta non transita per la sua stella.

Nel 2009, Kaltenegger, allora ad Harvard e che plasmava il campo a pieno titolo, e un collaboratore, Wesley Traub, hanno aggiunto l'ennesima qualifica. Pensarono a cosa ci sarebbe voluto per una civiltà aliena rilevare gas a firma biologica sulla Terra — un pianeta con una coltre di atmosfera relativamente stretta, in transito su una stella luminosa. Si sono resi conto che un telescopio come il JWST avrebbe visto solo piccoli segnali dai gas atmosferici durante ogni transito, quindi per ottenere una certezza statistica, gli astronomi avrebbero dovuto osservare dozzine o addirittura centinaia di transiti, che avrebbero richiesto anni. Agendo sulla base di questa intuizione, gli astronomi hanno iniziato a cercare la Terra in orbite ravvicinate attorno a stelle nane rosse più deboli e fredde, dove i segnali atmosferici saranno meno soffocati dalla luce stellare e i transiti si ripetono più frequentemente.

Il cosmo è passato. Nel 2017, gli astronomi hanno annunciato la scoperta di sette pianeti rocciosi attorno a una stella nana rossa chiamata TRAPPIST-1. Poi, a settembre, il sistema SPECULOOS-2 è emerso come backup. Queste stelle sono vicine. Sono fiochi e rossi. Ognuno di loro ha più pianeti rocciosi che transitano. E a partire dall'estate, il JWST è attivo e funzionante anche meglio del previsto. Trascorrerà una parte considerevole dei prossimi cinque anni a fissare questi disordinati globi di roccia e sostanze chimiche che ruotano attorno alle loro strane stelle. Per i teorici come Kaltenegger che sono passati dal sognare ad occhi aperti di Terre alternative allo sfornare previsioni sulla loro chimica atmosferica, decenni di anticipazione hanno lasciato il posto a una lenta dissolvenza di spettri ondulati sui monitor dei computer.

Incandescente signora aliena

Per oltre due anni, l'ufficio di Kaltenegger, lo stesso in cui lavorava Sagan, è stato congelato nel tempo. Prima è arrivata la pandemia, poi un anno sabbatico. Ad agosto era tornata, avanzando sulla sua lavagna con un pennarello in mano, rivedendo un elenco di idee che non sarebbero sembrate fuori posto nella stanza dello scrittore di un Star Trek serie. (Gaia e SETI. Oceani oscuri. Ozono. Terra. Oceani poco profondi. Ferro?) "Questa è la parte divertente", ha detto, colpendo gli argomenti dei documenti che ha già pubblicato.

Kaltenegger è diventata la direttrice fondatrice del Carl Sagan Institute nel 2015 dopo un periodo ad Harvard, poi a Heidelberg, dove ha diretto il suo primo laboratorio. Un giorno, durante la sua permanenza a Heidelberg, è arrivata un'e-mail da Jonathan Lunino, il capo del dipartimento di astronomia della Cornell, chiedendole se volesse parlare di opportunità importanti. “Vado, oh mio Dio, è un evento 'donna nella scienza'. A un certo punto, ricevi troppi di quegli inviti". Lunine stava invece cercando di assumere un nuovo professore. Kaltenegger ha risposto che preferirebbe lavorare in un istituto interdisciplinare incentrato sull'astrobiologia. Quindi portane uno qui, suggerì.

Una mattina recente ci siamo seduti in un giardino del campus non lontano dall'istituto, fiancheggiato da rododendri. Mentre la luce del sole screziata filtrava verso il basso, un uccellino saltò su un tronco d'albero, una cicala ronzava e il ronzio di un tosaerba si avvicinava, poi si allontanava. Questo era ovviamente un mondo abitato.

Le azioni di Kaltenegger in commercio sono l'immaginazione: sia il tipo di cui gli astronomi si fidano quando progettano un telescopio spaziale da 10 miliardi di dollari come il JWST, sia il tipo più poetico che smuove il pubblico. Allora, che aspetto aveva questa scena per lei?

Alzò lo sguardo. Gli alberi avevano foglie verdi, così come la maggior parte degli organismi conosciuti che svolgono la fotosintesi. Si erano evoluti per sfruttare il nostro sole giallo e la sua generosa radiazione di luce visibile, utilizzando pigmenti che catturano i fotoni blu e rossi lasciando rimbalzare le lunghezze d'onda verdi. Ma le piante intorno alle stelle più fredde, più avide di luce, potrebbero assumere sfumature più scure. "Alla mia mente, se voglio, si trasforma completamente con noi in giardino, seduti sotto un sole rosso", ha detto. "Tutto è viola intorno a te, dietro di te", comprese le foglie.

Le versioni della Terra in una valle misteriosa sono state molto presenti nel pensiero di Kaltenegger per due decenni, a causa di un dubbio assillante che ha sviluppato durante il suo lavoro sulla missione Darwin nei primi anni 2000.

L'obiettivo all'epoca era confrontare gli spettri di pianeti rocciosi e temperati con l'aspetto che avrebbe lo spettro terrestre da lontano, cercando segnali cospicui come un surplus di ossigeno dovuto alla fotosintesi diffusa. L'obiezione di Kaltenegger era che, per i primi 2 miliardi di anni di esistenza della Terra, la sua atmosfera non aveva ossigeno. Poi ci sono voluti un altro miliardo di anni prima che l'ossigeno raggiungesse livelli elevati. E questa biofirma ha raggiunto la sua massima concentrazione non nello spettro attuale della Terra, ma durante una breve finestra nel tardo Cretaceo, quando i proto-uccelli inseguivano insetti giganti attraverso i cieli.

Senza un buon modello teorico per come è cambiato lo spettro della Terra, temeva Kaltenegger, le grandi missioni di ricerca di pianeti potrebbero facilmente perdere un mondo vivente che non corrisponde a un modello temporale ristretto. Aveva bisogno di immaginare la Terra come un esopianeta in evoluzione nel tempo. Per fare ciò, ha adattato uno dei primi modelli climatici globali, sviluppato dal geoscienziato James Kasting, che include ancora riferimenti all'era del nastro magnetico degli anni '1970 in cui ha avuto origine. Kaltenegger ha sviluppato questo codice in uno strumento su misura in grado di analizzare non solo la Terra attraverso il tempo ma anche scenari radicalmente alieni, e rimane il cavallo di battaglia del suo laboratorio.

Il giorno dopo la nostra chiacchierata in giardino, mi sono seduto nell'ufficio accanto a quello di Kaltenegger, guardando oltre la spalla della postdoc Rebecca Payne mentre entrambi strizzavamo gli occhi su righe di testo strette su uno sfondo nero. "Se non vado con una combinazione di colori neri, entro la fine della giornata i miei occhi vogliono cadere dalla mia testa", ha detto.

Payne e i suoi colleghi forniscono al loro software informazioni di base su un pianeta, come il raggio e la distanza orbitale e il tipo della sua stella. Quindi fanno ipotesi sulla sua possibile composizione atmosferica ed eseguono i loro modelli per vedere come apparirà l'atmosfera del pianeta nel corso degli eoni. Quando lo hanno fatto per SPECULOOS-2c, hanno visto le sostanze chimiche virtuali immerse nella luce delle stelle virtuali salire, cadere e annientarsi a vicenda attraverso reazioni chimiche simulate. L'atmosfera immaginaria alla fine si è stabilizzata in un equilibrio e il software ha tirato fuori un tavolo. Payne ne ha tirato uno sullo schermo. Fece scorrere il mouse su una riga dopo l'altra, mostrando ipotesi sulla temperatura e sulla chimica del nuovo pianeta a diverse altitudini. Utilizzando queste informazioni, lei e i suoi colleghi potrebbero identificare composti particolarmente abbondanti che JWST o un altro strumento potrebbero essere in grado di vedere.

Dal Studio della Terra nel tempo su, molte delle carte di Kaltenegger seguono lo stesso schema. Il suo trucco è raccogliere ciò che sappiamo della ricchezza della Terra nel suo palmo teorico, quindi farlo girare come una palla da basket lungo diversi assi. E se lo riavvolgessimo in tempo? E se una Terra aliena avesse una geologia diversa? Un'atmosfera diversa? Una superficie tutta oceanica? E se circondasse un sole rosso o la cenere ardente di una nana bianca?

In 2010, ad esempio, lei trovò che l'imminente JWST dovrebbe essere in grado di dedurre la presenza di gas da un'eruzione vulcanica come l'eruzione del Monte Pinatubo del 1991 nelle Filippine, se un evento simile si fosse verificato su un esopianeta. Oppure potrebbe identificare mondi governati non dal ciclo del carbonio tra la superficie e l'atmosfera (come sulla Terra), ma invece dallo zolfo rilasciato dai vulcani e poi scomposto dalla luce delle stelle. Tali cicli climatici contano quando si cerca di identificare i gas di biofirma e anche perché fanno parte della più ampia fisica dei pianeti. "Le biosignature sono semplicemente la ciliegina sulla torta, ma in pratica c'è un sacco di torta da mangiare", ha detto Sasselov, che ha collaborato con Kaltenegger a questi progetti.

Al di fuori della sua modellazione atmosferica, Kaltenegger ha anche passato l'ultimo decennio a perlustrare la Terra per assemblare qualcosa del gabinetto di curiosità di un astrobiologo: un database pubblico di strani spettri. Se gli astronomi riescono a trovare un movimento anomalo nello spettro di un esopianeta, il suo database potrebbe fornire la chiave per decifrarlo.

Durante un viaggio al Parco Nazionale di Yellowstone, ad esempio, Kaltenegger si è meravigliato delle chiazze microbiche multicolori sulle superfici degli stagni caldi. Ciò ha portato lei e i suoi colleghi a coltivare 137 specie batteriche nelle piastre di Petri, quindi pubblicare i loro spettri. "Probabilmente non c'è un colore nell'arcobaleno che non potresti trovare sulla Terra in questo momento", ha detto Lynn Rothschild, un biologo sintetico presso l'Ames Research Center della NASA e collaboratore del progetto. Ispirato dal lavoro di un altro collega di perforazione di carote di ghiaccio nell'Artico, il gruppo di Kaltenegger ha isolato 80 microbi amanti del freddo simili a quelli che potrebbero evolversi su un pianeta di ghiaccio, pubblicazione di un database di riferimento di questi spettri questo marzo.

Altri mondi potrebbe essere biofluorescente. Sulla Terra, gli organismi biofluorescenti come i coralli si proteggono dalla luce ultravioletta assorbendola e riemettendola come luce visibile. Dato che i pianeti nei sistemi di stelle nane rosse come TRAPPIST-1 sono immersi nella radiazione ultravioletta, Kaltenegger sostiene che la vita aliena potrebbe evolvere in un processo simile. (Da allora è stata chiamata "quella signora aliena luminosa.") Ha anche in programma di ottenere una serie di spettri che rappresentano possibili mondi di lava; un collega geoscienziato e un postdottorato appena arrivato inizieranno presto a sciogliere le rocce.

Man mano che la sua lista di pubblicazioni cresceva, Kaltenegger ha sperimentato sia le opportunità che le umiliazioni di una scienziata stella nascente. Una volta, mentre stava girando un cortometraggio IMAX alle Hawaii sulla ricerca della vita, i produttori l'hanno vestita con dei pantaloncini che rispecchiassero la loro idea di scienziata, quella di Laura Dern. Jurassic Park carattere; la decisione ha quindi richiesto più trucco per coprire tutte le punture di zanzara.

All'interno di un campo affiatato costretto a condividere quantità limitate di tempo con il telescopio, è una presenza esuberante e calorosa, hanno detto i collaboratori. Le sue dita si intrecciano nell'aria mentre parla; frasi e storie tendono ad aumentare fino a grandi scoppi di risate. "Mi firma ogni messaggio 'abbracci'", ha detto Rothschild. "Non ho nessun altro collega che lo faccia."

Primi punti sulla mappa

Le prime firme biologiche saranno segnali minuscoli e ambigui soggetti a interpretazioni contrastanti. In effetti, alcune affermazioni sono già emerse.

Il caso di studio più pertinente ha scosso il mondo dell'astronomia nell'autunno del 2020. Un team che include Seager ha annunciato che avevano individuato un composto insolito chiamato fosfina nell'atmosfera superiore di Venere, un pianeta soffocante e lavato con acido, generalmente considerato sterile. Sulla Terra, la fosfina è comunemente prodotta dai microbi. Mentre alcuni processi abiotici possono anche creare il composto in determinate condizioni, l'analisi del team ha suggerito che non era probabile che tali processi si verificassero su Venere. A loro avviso, ciò ha lasciato minuscoli organismi venusiani fluttuanti come spiegazione plausibile. "Vita su Venere?" il New York Times titolo chiesti.

Gruppi esterni formavano campi opposti. Alcuni esperti, tra cui Victoria Prati, un modellatore dell'atmosfera di un esopianeta dell'Università di Washington che utilizza un approccio simile a quello di Kaltenegger, ha rianalizzato i dati di Venere e ha concluso che il segnale della fosfina era solo un miraggio: la sostanza chimica non è nemmeno lì. Altri, tra cui Lunine a Cornell, hanno sostenuto che anche se la fosfina è presente, potrebbe, in effetti, provenire da fonti geologiche.

Kaltenegger considera valide queste critiche. A suo avviso, la saga della fosfina mette in evidenza un ciclo di feedback tra scienza e finanziamento della scienza che potrebbe intrappolare anche le future firme biologiche dei candidati. Al momento dell'annuncio della fosfina, la NASA era nelle fasi finali della scelta tra quattro piccole missioni del sistema solare, due delle quali erano legate a Venere. L'estate successiva la NASA annunciò che quei due erano stati scelti per volare. Lo studio sulla fosfina "è stato un ottimo modo per ottenere l'approvazione delle missioni su Venere", ha detto Kaltenegger, scoppiando a ridere. "Questa è la versione sarcastica." (Jane Greaves, l'autrice principale dello studio sulla fosfina, ha detto che il suo team non ha considerato il processo di selezione della missione e la tempistica dell'articolo è stata una coincidenza.)

La fase successiva nella ricerca delle firme biologiche degli esopianeti dipende da ciò che JWST rivela sui pianeti TRAPPIST-1. Potrebbe essere improbabile vedere vere firme biologiche nei loro cieli. Ma il telescopio potrebbe rilevare anidride carbonica e vapore acqueo nei tipi di rapporti previsti dai modelli basati sulla Terra e su Venere. Ciò confermerebbe che i modellatori hanno una gestione decente su quali cicli geochimici contano in tutta la galassia e quali mondi potrebbero essere veramente abitabili. Vedere qualcosa di più inaspettato aiuterebbe i ricercatori a correggere i loro modelli.

Una possibilità più cupa è che questi pianeti non abbiano affatto atmosfere. È noto che le stelle nane rosse come TRAPPIST-1 emettono brillamenti solari che potrebbero strappare via tutto tranne che la nuda roccia. (Kaltenegger ne dubita, sostenendo che le emissioni gassose dei pianeti dovrebbero continuare a ricostituire i loro cieli.)

Entro la seconda metà di questo decennio, i dati provenienti da più transiti di pianeti si saranno accumulati, abbastanza per gli astronomi non solo per cercare la chimica su questi mondi, ma anche per esaminare come determinate molecole crescono e diminuiscono di stagione in stagione. A quel punto osservazioni complementari potrebbero aggiungere ai dati. Diversi nuovi osservatori incredibilmente grandi apriranno nel cosmo specchi delle dimensioni di un bacino a partire dal 2027, incluso il più grande di tutti, l'Extremely Large Telescope in Cile. Questi telescopi saranno sensibili a diverse lunghezze d'onda della luce rispetto a JWST, sondando un insieme alternativo di caratteristiche spettrali e dovrebbero anche essere in grado di studiare i pianeti al di fuori del transito.

Tutti questi strumenti non sono ancora all'altezza di ciò che i cacciatori di biosignature vogliono veramente, ciò che hanno sempre voluto: uno di quei giganteschi cercatori di pianeti terrestri basati sullo spazio. All'inizio di quest'anno, quando la National Academy of Sciences ha pubblicato un influente rapporto sulla definizione dell'agenda chiamato indagine decennale, che riassume le idee della comunità astronomica su ciò che la NASA dovrebbe dare la priorità, ha effettivamente rinviato una spinta importante sulla questione agli anni '2030.

"Ci stavo pensando: e se non fossimo noi?" disse Kaltenegger. "E se non fosse la nostra generazione?" Basandosi sulla prima volta che un vero telescopio per la caccia ai pianeti di prossima generazione potrebbe volare, pensa che il candidato più probabile per guidare una missione del genere sia probabilmente al liceo adesso.

Poi di nuovo, la sua coorte di primi scienziati di esopianeti è sempre stata sognatrice, ha detto. E la scienza è sempre stata un'attività intergenerazionale.

Seduta nel suo ufficio che era di Sagan, ha abbozzato una scena specifica. Un viaggiatore del lontano futuro sale sul ponte di un'astronave in partenza come la Impresa, pronto per viaggiare in un nuovo mondo. Kaltenegger è sicura che non sarà lei stessa sulla nave, ma, ha detto, "nella mia mente, li vedo con questa vecchia mappa stellare". La mappa antica segnerebbe le posizioni dei pianeti viventi candidati. Probabilmente sarebbe antiquato, portato con sé solo per motivi sentimentali. "Ma voglio essere la persona che ha messo i primi punti su questa mappa."