La ricetta galattica per un pianeta vivente

Lo sapevi che uno dei veleni più noti è anche un ingrediente chiave per la vita? Unisciti alla chimica spaziale Ascolta Karin Öberg e scopri come osserva l'universo alla ricerca di questa paradossale sostanza chimica utilizzando ALMA, il radiotelescopio più grande al mondo, in grado di rilevare focolai di attività molecolare e formazione di pianeti che potrebbero ospitare la vita.

Sono abbastanza sicura
di non essere l'unica in questa stanza

che, a un certo punto,
si è ritrovata a guardare le stelle,

domandandosi: “Esistiamo solo noi

o ci sono altri pianeti viventi
come il nostro là fuori?"

Immagino però
di essere stata l'unica persona

a ossessionarsi a tal punto
da questa domanda

da farla diventare il mio lavoro.

Ma proseguiamo.

Come arriviamo a questa domanda?

Direi che la prima cosa da fare

è di volgere lo sguardo dal cielo
verso il nostro pianeta, la Terra,

e pensare a quanto la Terra
sia stata fortunata

a essere il pianeta vivente che è.

Deve aver avuto
una buona dose di fortuna.

Se fossimo stati più vicini al Sole

o un po' più lontani,

l'acqua a nostra disposizione
sarebbe bollita o evaporata.

Inoltre, non è scontato
che ci sia acqua su un pianeta.

Se fossimo stati un pianeta arido,

non ci sarebbe stata molta vita.

E se anche avessimo avuto
tutta l'acqua che abbiamo oggi,

se in quell'acqua non fosse stato presente

il giusto apporto di sostanze chimiche
per mettere in moto la vita,

avremmo sì un pianeta bagnato,
ma ugualmente deserto.

Siccome ci sono tante cose
che possono andare storte,

con quali probabilità
possono invece andare dritte?

Quali sono le probabilità
che ha il pianeta di formarsi

quanto meno
con gli ingredienti base necessari

affinché si dia origine alla vita?

Esploriamole insieme.

Per ottenere un pianeta vivente,

il primo ingrediente necessario

è un pianeta.

(Risate)

Ma non un pianeta qualsiasi.

Probabilmente avrete bisogno di
un pianeta specifico e simile alla Terra,

un pianeta roccioso,

così da avere sia oceani che terre emerse,

e che non sia né troppo vicino
né troppo lontano dalla sua stella,

ma a una temperatura idonea,

atta a conservare
l'acqua allo stato liquido.

Quanti di questi pianeti
si trovano nella nostra galassia?

Ebbene, una delle grandi scoperte
degli ultimi decenni

è che i pianeti sono estremamente diffusi.

Quasi ogni stella
ha un pianeta attorno a sé.

Alcune ne hanno molti.

E tra questi pianeti,

una piccola percentuale
è abbastanza simile alla terra

da potersi considerare
potenzialmente adatta alla vita.

Trovare il pianeta ideale
in realtà non è così difficile,

se consideriamo che ci sono
circa 100 miliardi di stelle

nella nostra galassia.

Questo significa avere circa un miliardo
di potenziali pianeti viventi.

Ma non basta essere
alla giusta temperatura

o avere la giusta composizione.

Occorre avere anche
le sostanze chimiche adatte.

Il secondo e importante ingrediente
per creare un pianeta vivente è...

penso sia abbastanza chiaro...

è l'acqua.

Abbiamo definito il nostro pianeta
come potenzialmente vivente

se ha la giusta temperatura
per mantenere l'acqua allo stato liquido.

E qui sulla Terra,
la vita è basata sull'acqua.

Ma più in generale,

l'acqua è un ottimo punto
d'incontro per le sostanze chimiche.

È un liquido molto speciale.

Ed è il nostro secondo ingrediente base.

Ora, il terzo ingrediente,

credo che sia un po' più inaspettato.

Avremo bisogno
di alcune sostanze organiche,

dato che stiamo parlando di vita organica.

Ma la molecola organica

che sembra essere
al centro delle catene chimiche

in grado di produrre molecole biologiche,
è il cianuro di idrogeno.

Coloro che conoscono questa molecola,

sanno che è qualcosa
da cui tenersi alla larga.

Ma a quanto pare,

ciò che è davvero velenoso
per le forme di vita avanzate,

come voi,

in realtà va molto bene
per favorire la chimica,

quell’aspetto della chimica
che può portare alle origini della vita.

Adesso abbiamo
i tre ingredienti che ci servono:

il pianeta con un clima temperato,

l'acqua e il cianuro di idrogeno.

Quante volte si incontrano
questi tre elementi?

Quanti pianeti con un clima temperato
esistono là fuori,

dotati di acqua e cianuro di idrogeno?

In un mondo ideale,

punteremmo uno dei nostri telescopi
verso uno di questi pianeti temperati

e verificheremmo coi nostri occhi,

così, semplicemente: “Su questi pianeti
ci sono acqua e cianuri?"

Purtroppo, non abbiamo ancora
telescopi abbastanza potenti per farlo.

Possiamo individuare le molecole
nelle atmosfere di alcuni pianeti.

Ma si tratta di grandi pianeti,

che spesso si trovano
vicino alla loro stella

e che non sono per niente simili
ai pianeti ideali

di cui stiamo parlando,

che sono molto più piccoli e lontani.

Quindi, dobbiamo trovare un altro metodo.

L'altro metodo che abbiamo
ideato e applicato è,

invece di cercare queste molecole

nei pianeti quando esistono,

di cercarle nella materia
che sta creando nuovi pianeti.

I pianeti si formano in dischi
di polvere e gas intorno a giovani stelle.

Questi dischi ricevono la materia
dal mezzo interstellare.

Si è scoperto che lo spazio vuoto
che si vede tra le stelle,

quando si guarda verso l'alto
e ci si pone domande esistenziali,

non è così vuoto come sembra,

in realtà è pieno di gas e polvere

che può unirsi in nuvole,

per poi collassare
e formare dischi, stelle e pianeti.

E una delle cose che vediamo sempre
quando guardiamo queste nuvole,

è l'acqua.

Credo che abbiamo
la tendenza a pensare all'acqua

come a qualcosa di speciale per noi.

L'acqua è una delle molecole
più abbondanti nell'universo,

anche tra queste nuvole,

queste nuvole che formano
stelle e pianeti.

E non solo,

l'acqua è anche una
molecola piuttosto robusta,

non è così facile da distruggere.

Molta di quest'acqua
presente nel mezzo interstellare

sopravviverà al pericoloso
e collassato viaggio da nuvole,

a disco e a pianeta.

Quindi l'acqua c'è.

Il secondo ingrediente
non sarà un problema.

La maggior parte dei pianeti
si forma con un po' d'acqua.

E il cianuro di idrogeno?

Si possono vedere anche cianuri
e altre molecole organiche simili

in queste nuvole interstellari.

Ma in questo caso, siamo meno sicuri
che le molecole sopravvivano

durante il viaggio da nuvola a disco.

Sono più delicate e più fragili.

Perciò, se vogliamo sapere
se questo cianuro di idrogeno

si trova nelle vicinanze
di nuovi pianeti in formazione,

bisognerebbe poterlo osservare
nel disco stesso,

in questi dischi protoplanetari.

Circa dieci anni fa,

ho iniziato un programma
per cercare il cianuro di idrogeno

e altre molecole
in questi dischi protoplanetari.

Questo è ciò che abbiamo trovato.

Davvero una buona notizia:
in queste sei immagini

quei pixel luminosi rappresentano
emissioni originate da cianuro di idrogeno

in dischi protoplanetari
distanti centinaia di anni luce,

pervenute al nostro telescopio,

sul rilevatore,

permettendoci di vederle in questo modo.

L’ottima notizia è che questi dischi
contengono cianuro di idrogeno,

L’ultimo, più esclusivo ingrediente.

Ma la brutta notizia è che non sappiamo
dove si trovi il cianuro nel disco.

Se guardiamo queste...

non si può certo dire che siano
delle belle immagini,

neanche nel momento
in cui le abbiamo scattate.

Noterete che la dimensione
dei pixel è piuttosto grande,

in realtà, è più grande dei dischi stessi.

Ognuno di questi pixel

rappresenta qualcosa di molto più grande
del nostro sistema solare.

Questo significa

che non sappiamo da quale punto del disco
proviene il cianuro di idrogeno.

E questo è un problema,

perché questi pianeti temperati

non possono accedere
al cianuro di idrogeno ovunque,

ma deve essere abbastanza vicino
al punto di formazione dei pianeti

affinché questi possano raggiungerlo.

Per capire meglio,
pensiamo a un esempio analogo:

la coltivazione di cipressi
negli Stati Uniti.

Supponiamo che siate tornati dall'Europa

dove avete visto
dei bellissimi cipressi italiani,

e che vorreste capire

se abbia senso
importarli negli Stati Uniti.

Potreste coltivarli qui?

Ne parlate con alcuni esperti di cipressi

e vi dicono che in effetti esiste

una zona né troppo calda,
né troppo fredda negli Stati Uniti

in cui si potrebbero coltivare.

Se avete una mappa ad alta risoluzione
o un'immagine come questa,

si vede chiaramente
questa fascia di cipressi

sovrapporsi a molti
pixel di terreno verde e fertile.

Anche se cominciassi
a digradare leggermente questa mappa,

rendendo la risoluzione sempre più bassa,

si potrebbe ancora affermare

che esiste del terreno fertile
sovrapposto a questa striscia.

Ma se tutti gli Stati Uniti

fossero incorporati in un unico pixel?

Se la risoluzione fosse così bassa,

cosa fareste,

come potreste capire se è possibile
coltivare cipressi negli Stati Uniti?

La risposta è che non non potete.

Sicuramente c'è del terreno fertile,

altrimenti non avreste
quella tonalità di verde sul pixel,

ma non c'è modo di capire

se quel verde si trova nel posto giusto.

Questo è esattamente il problema
che stavamo affrontando

con le nostre immagini relative ai dischi
formate da un solo pixel

con cianuro di idrogeno.

Ciò di cui abbiamo bisogno
è qualcosa di analogo

almeno a quelle mappe a bassa risoluzione
che vi ho appena mostrato,

per capire se c'è una sovrapposizione
tra dove si trova il cianuro di idrogeno

e il punto in cui questi pianeti possono
accedervi durante la loro formazione.

A venirci in soccorso, qualche anno fa,

è stato questo nuovo, sorprendente,
splendido telescopio ALMA,

l'Atacama Large
Millimeter/submillimeter Array,

situato nel nord del Cile.

ALMA è fantastico per diversi motivi,

ma quello su cui mi concentrerò

è che, come vedete,
io lo chiamo un telescopio,

ma potete osservare che ci sono
più parabole in questa immagine.

Questo è un telescopio
costituito da 66 singole parabole

che lavorano all'unisono.

Ciò significa che abbiamo un telescopio

la cui dimensione è data
dalla massima distanza tra le parabole

che, nel caso di ALMA,
è di alcuni chilometri.

Abbiamo così un telescopio
grande più di un chilometro.

E quando si ha un telescopio così grande,

è possibile ingrandire cose molto piccole

e realizzare mappe di cianuro di idrogeno
nei dischi protoplanetari.

Quando ALMA è entrato
in funzione qualche anno fa,

questa è stata una delle prime cose
per cui ho proposto di usarlo.

Che aspetto ha una mappa
di cianuro di idrogeno in un disco?

Il cianuro di idrogeno
si trova nel punto esatto?

La risposta è sì.

Questa è la mappa.

Osservate l'emissione di cianuro
di idrogeno diffusa su tutto il disco.

Si trova quasi ovunque,

il che è davvero un'ottima notizia.

Ma c'è un'emissione di luce maggiore

nei pressi della stella,
al centro del disco.

Questo è esattamente
dove lo vogliamo vedere.

Si trova vicino al luogo
in cui i pianeti si stanno formando.

Tutto questo non lo osserviamo
in un solo disco,

qui abbiamo altri tre esempi.

Potete vedere che tutti
mostrano la stessa cosa:

un’elevata emissione luminosa
di cianuro di idrogeno

proveniente dai pressi
del centro della stella.

Per completezza di informazione,
non vediamo sempre questo.

Esistono dischi dove si vede il contrario,

in cui in realtà c'è un buco
nell'emissione vicino al centro

ed è l'opposto di quello
che vogliamo vedere, giusto?

Questi non sono luoghi
in cui possiamo fare ricerche,

capire se c'è del cianuro di idrogeno
dove questi pianeti si formano.

Ma nella maggior parte dei casi,

non solo individuiamo cianuro di idrogeno,

ma lo rileviamo nel luogo esatto.

Cosa significa tutto ciò?

All'inizio vi ho detto

che ci sono molti pianeti
con un clima temperato,

forse un miliardo o anche più,

che potrebbero sviluppare forme di vita

se avessero gli ingredienti giusti.

E vi ho anche mostrato

che spesso pensiamo
di avere gli ingredienti giusti,

abbiamo l'acqua,
abbiamo il cianuro di idrogeno,

ci saranno anche altre molecole organiche

che derivano dai cianuri.

Questo significa che i pianeti
con gli ingredienti base per la vita

probabilmente sono molto diffusi
nella nostra galassia.

E se tutto ciò che serve
per dare origine alla vita

è avere a disposizione
questi ingredienti base,

lì fuori dovrebbero esistere
molti pianeti con forme di vita.

Ma questo, ovviamente, è un grande "se".

Credo che la sfida nei prossimi decenni,

sia per l'astronomia che per la chimica,

è di capire con quanta frequenza

passiamo dall'avere un pianeta
potenzialmente vivente

a un pianeta che effettivamente lo è.

Grazie.

(Applausi)