Vita su Marte?

Il 7 agosto 1996, giornalisti, fotografi e operatori di telecamere entrarono nel quartier generale della NASA a Washington, DC, la folla si concentrò non sulla fila di scienziati seduti nell’auditorium della NASA, ma su una piccola scatola di plastica trasparente sul tavolo di fronte a loro. All’interno della scatola c’era un cuscino di velluto, e incastonato su di esso come un gioiello della corona era una roccia—da Marte. Gli scienziati hanno annunciato di aver trovato segni di vita all’interno del meteorite. L’amministratore della NASA Daniel Goldin ha allegramente detto che è stata una giornata “incredibile”. Era piu ‘ preciso di quanto pensasse.,

La roccia, hanno spiegato i ricercatori, si era formata 4,5 miliardi di anni fa su Marte, dove è rimasta fino a 16 milioni di anni fa, quando è stata lanciata nello spazio, probabilmente dall’impatto di un asteroide. La roccia vagò per il sistema solare interno fino a 13.000 anni fa, quando cadde in Antartide. Si è seduto sul ghiaccio vicino AllanHills fino al 1984, quando i geologi motoslitta raccolse in su.

Gli scienziati guidati da David McKay del JohnsonSpaceCenter di Houston hanno scoperto che la roccia, chiamata ALH84001, aveva una particolare composizione chimica., Conteneva una combinazione di minerali e composti di carbonio che sulla Terra sono creati dai microbi. Aveva anche cristalli di ossido di ferro magnetico, chiamato magnetite, che alcuni batteri producono. Inoltre, McKay ha presentato alla folla una vista al microscopio elettronico della roccia che mostra catene di globuli che hanno una sorprendente somiglianza con le catene che alcuni batteri formano sulla Terra. ” Crediamo che questi siano davvero microfossili di Marte”, ha detto McKay, aggiungendo che le prove non erano” prove assolute “della vita marziana passata, ma piuttosto” puntatori in quella direzione.,”

Tra gli ultimi a parlare quel giorno fu J. William Schopf, un paleobiologo dell’Università della California a Los Angeles, specializzato nei primi fossili terrestri. ” Ti mostrerò la più antica prova di vita su questo pianeta”, ha detto Schopf al pubblico, e ha mostrato una diapositiva di una catena fossilizzata di 3.465 miliardi di anni di globuli microscopici che aveva trovato in Australia. ” Questi sono fossili dimostrabili”, ha detto Schopf, implicando che le immagini marziane della NASA non lo erano. Ha chiuso citando l’astronomo Carl Sagan: “Affermazioni straordinarie richiedono prove straordinarie.,”

Nonostante la nota di scetticismo di Schopf, l’annuncio della NASA è stato strombazzato in tutto il mondo. “Marte ha vissuto, roccia mostra meteorite detiene prove di vita su un altro mondo”, ha detto il New York Times. “I fossili del pianeta rosso possono dimostrare che non siamo soli”, ha dichiarato L’Independent di Londra.

Negli ultimi nove anni, gli scienziati hanno preso molto a cuore le parole di Sagan. Hanno esaminato il meteorite marziano (che è ora in mostra allo Smithsonian’s National Museum of Natural History), e oggi pochi credono che ospitasse microbi marziani.,

La controversia ha spinto gli scienziati a chiedere come possono sapere se qualche macchia, cristallo o stranezza chimica è un segno di vita—anche sulla Terra. Adebate è divampato su alcune delle più antiche prove per la vita sulla Terra, compresi i fossili che Schopf ha mostrato con orgoglio nel 1996. Le principali questioni sono in gioco in questo dibattito, tra cui come la vita prima si è evoluta sulla Terra. Alcuni scienziati propongono che per le prime centinaia di milioni di anni che la vita esisteva, aveva poca somiglianza con la vita come la conosciamo oggi.,

I ricercatori della NASA stanno prendendo lezioni dal dibattito sulla vita sulla Terra su Marte. Se tutto va come previsto, una nuova generazione di rover arriverà su Marte entro il prossimo decennio. Queste missioni incorporeranno biotecnologie all’avanguardia progettate per rilevare singole molecole prodotte da organismi marziani, vivi o morti da tempo.

La ricerca della vita su Marte è diventata più urgente grazie in parte alle sonde dei due rover che ora vagano sulla superficie di Marte e di un’altra astronave che orbita attorno al pianeta., Negli ultimi mesi, hanno fatto una serie di scoperte sorprendenti che, ancora una volta, tentano gli scienziati a credere che Marte porti vita—o lo ha fatto in passato. In una conferenza di febbraio nei Paesi Bassi, un pubblico di esperti di Marte è stato intervistato sulla vita marziana. Circa il 75 per cento degli scienziati ha detto di pensare che la vita esistesse una volta lì, e di loro, il 25 per cento pensa che Marte porti la vita oggi.,

La ricerca dei resti fossili di organismi unicellulari primitivi come i batteri decollò nel 1953, quando Stanley Tyler, un geologo economico dell’Università del Wisconsin, perplesso su alcune rocce vecchie di 2,1 miliardi di anni che aveva raccolto in Ontario, Canada. Le sue rocce nere vetrose conosciute come cherts erano cariche di strani filamenti microscopici e palle vuote. Lavorando con Harvard paleobotonist Elso Barghoorn, Tyler ha proposto che le forme erano in realtà fossili, lasciati alle spalle da antiche forme di vita come le alghe., Prima del lavoro di Tyler e Barghoorn, erano stati trovati pochi fossili che precedevano il periodo cambriano, iniziato circa 540 milioni di anni fa. Ora i due scienziati ipotizzavano che la vita fosse presente molto prima nella storia di 4,55 miliardi di anni del nostro pianeta. Quanto più indietro è andato è rimasto per gli scienziati successivi da scoprire.

Nei decenni successivi, i paleontologi in Africa hanno trovato tracce fossili di batteri microscopici risalenti a 3 miliardi di anni fa che vivevano in massicce barriere coralline marine., I batteri possono anche formare quelli che vengono chiamati biofilm, colonie che crescono in strati sottili su superfici come le rocce e il fondo dell’oceano, e gli scienziati hanno trovato prove solide per biofilm risalenti a 3,2 miliardi di anni.

Ma al momento della conferenza stampa della NASA, la più antica affermazione fossile apparteneva a William Schopf dell’UCLA, l’uomo che ha parlato scetticamente dei reperti della NASA alla stessa conferenza. Durante gli anni ’60, ’70 e ‘ 80, Schopf era diventato uno dei principali esperti sulle prime forme di vita, scoprendo fossili in tutto il mondo, tra cui batteri fossili di 3 miliardi di anni in Sud Africa., Poi, nel 1987, lui e alcuni colleghi hanno riferito di aver trovato i fossili microscopici di 3,465 miliardi di anni in un sito chiamato Warrawoona nell’outback dell’Australia occidentale-quelli che avrebbe mostrato alla conferenza stampa della NASA. I batteri nei fossili erano così sofisticati, Schopf dice, che indicano ” la vita era fiorente in quel momento, e quindi, la vita ha avuto origine sensibilmente prima di 3,5 miliardi di anni fa.”

Da allora, gli scienziati hanno sviluppato altri metodi per rilevare i segni della vita precoce sulla Terra., Si tratta di misurare diversi isotopi, o forme atomiche, di carbonio; il rapporto tra gli isotopi indica che il carbonio era una volta parte di un essere vivente. Nel 1996, un team di ricercatori ha riferito di aver trovato la firma della vita in rocce provenienti dalla Groenlandia risalenti a 3,83 miliardi di anni fa.

I segni della vita in Australia e Groenlandia erano notevolmente vecchi, soprattutto considerando che la vita probabilmente non avrebbe potuto persistere sulla Terra per le prime centinaia di milioni di anni del pianeta., Questo perché gli asteroidi lo stavano bombardando, bollendo gli oceani e probabilmente sterilizzando la superficie del pianeta prima di circa 3,8 miliardi di anni fa. Le prove fossili hanno suggerito che la vita è emersa subito dopo che il nostro mondo si è raffreddato. Come scrisse Schopf nel suo libro Cradle of Life, la sua scoperta del 1987 ” ci dice che l’evoluzione iniziale procedeva molto molto velocemente.”

Un rapido inizio della vita sulla Terra potrebbe significare che la vita potrebbe emergere rapidamente anche su altri mondi—o pianeti simili alla Terra che circondano altre stelle, o forse anche altri pianeti o lune nel nostro sistema solare., Di questi, Marte è stato a lungo il più promettente.

La superficie di Marte oggi non sembra il tipo di luogo ospitale per la vita. È asciutto e freddo, precipitando fino a -220 gradi Fahrenheit. La sua sottile atmosfera non può bloccare la radiazione ultravioletta dallo spazio, che devasterebbe qualsiasi essere vivente conosciuto sulla superficie del pianeta. Ma Marte, che è vecchio come la Terra, avrebbe potuto essere più ospitale in passato. I calanchi e i letti di laghi secchi che segnano il pianeta indicano che l’acqua una volta scorreva lì., C’è anche ragione di credere, dicono gli astronomi, che l’atmosfera iniziale di Marte fosse abbastanza ricca di anidride carbonica che intrappolava il calore per creare un effetto serra, riscaldando la superficie. In altre parole, presto Marte era molto simile alla Terra primitiva. Se Marte fosse stato caldo e umido per milioni o addirittura miliardi di anni, la vita avrebbe potuto avere abbastanza tempo per emergere. Quando le condizioni sulla superficie di Marte diventarono brutte, la vita potrebbe essersi estinta lì. Ma i fossili potrebbero essere stati lasciati indietro., È anche possibile che la vita possa essere sopravvissuta su Marte sotto la superficie, a giudicare da alcuni microbi sulla Terra che prosperano miglia sottoterra.

Quando Mckay della Nasa presentò le sue foto di fossili marziani alla stampa quel giorno nel 1996, uno dei milioni di persone che li vide in televisione era un giovane microbiologo ambientale britannico di nome Andrew Steele. Aveva appena conseguito un dottorato di ricerca presso l’Università di Portsmouth, dove stava studiando biofilm batterici in grado di assorbire la radioattività da acciaio contaminato in impianti nucleari., Un esperto di immagini microscopiche di microbi, Steele ha ottenuto il numero di telefono di McKay da directory assistance e lo ha chiamato. “Posso farti un’immagine migliore di quella”, disse, e convinse McKay a mandargli pezzi del meteorite. Le analisi di Steele erano così buone che presto stava lavorando per la NASA.

Ironia della sorte, però, il suo lavoro ha minato le prove della NASA: Steele ha scoperto che i batteri terrestri avevano contaminato il meteorite di Marte. I biofilm si erano formati e diffusi attraverso fessure al suo interno., I risultati di Steele non hanno smentito i fossili marziani a titolo definitivo—è possibile che il meteorite contenga sia fossili marziani che contaminanti antartici— ma, dice, “Il problema è, come fai a capire la differenza?”Allo stesso tempo, altri scienziati hanno sottolineato che i processi non viventi su Marte potrebbero anche aver creato i globuli e i ciuffi di magnetite che gli scienziati della NASA avevano sostenuto come prove fossili.

Ma McKay sostiene l’ipotesi che i suoi microfossili provengano da Marte, dicendo che è “coerente come un pacchetto con una possibile origine biologica.,”Qualsiasi spiegazione alternativa deve tenere conto di tutte le prove, dice, non solo un pezzo alla volta.

La controversia ha sollevato una domanda profonda nella mente di molti scienziati: cosa ci vuole per dimostrare la presenza della vita miliardi di anni fa? nel 2000, il paleontologo di oxford Martin Brasier ha preso in prestito i fossili originali di Warrawoona dal NaturalHistoryMuseum di Londra, e lui, Steele e i loro colleghi hanno studiato la chimica e la struttura delle rocce., Nel 2002, hanno concluso che era impossibile dire se i fossili fossero reali, essenzialmente sottoponendo il lavoro di Schopf allo stesso scetticismo che Schopf aveva espresso sui fossili di Marte. ” L’ironia non è stata persa su di me”, dice Steele.

In particolare, Schopf aveva proposto che i suoi fossili fossero batteri fotosintetici che catturavano la luce solare in una laguna poco profonda., Ma Brasier e Steele e collaboratori hanno concluso che le rocce si erano formate in acqua calda carica di metalli, forse intorno a una bocca surriscaldata sul fondo dell’oceano—difficilmente il tipo di luogo in cui un microbo amante del sole potrebbe prosperare. E l’analisi microscopica della roccia, Steele dice, era ambiguo, come ha dimostrato un giorno nel suo laboratorio schioccando una diapositiva dalla chert Warrawoona sotto un microscopio truccato al suo computer. “Cosa stiamo guardando lì?”chiede, raccogliendo uno scarabocchio a caso sul suo schermo. “Un po’ di terra antica che è stata catturata in una roccia? Stiamo guardando la vita? Forse, forse., Si può vedere come facilmente si può ingannare se stessi. Non c’è niente da dire che i batteri non possano vivere in questo, ma non c’è niente da dire che stai guardando i batteri.”

Schopf ha risposto alle critiche di Steele con nuove ricerche. Analizzando ulteriormente i suoi campioni, ha scoperto che erano fatti di una forma di carbonio nota come kerogen, che ci si aspetterebbe nei resti di batteri. Dei suoi critici, Schopf dice: “vorrebbero mantenere vivo il dibattito, ma le prove sono schiaccianti.”

Il disaccordo è tipico del campo in rapido movimento., Il geologo Christopher Fede della George Washington University e il geocronologo Martin Whitehouse del Museo svedese di Storia Naturale hanno sfidato la traccia molecolare di 3,83 miliardi di anni di carbonio leggero proveniente dalla Groenlandia, dicendo che la roccia si era formata dalla lava vulcanica, che è troppo calda per i microbi per resistere. Altre affermazioni recenti sono anche sotto attacco. Un anno fa, un team di scienziati ha fatto notizia con la loro relazione di minuscoli tunnel in rocce africane vecchie di 3,5 miliardi di anni. Gli scienziati hanno sostenuto che i tunnel sono stati fatti da batteri antichi intorno al tempo la roccia formata., Ma Steele sottolinea che i batteri potrebbero aver scavato quei tunnel miliardi di anni dopo. ” Se uscissi con la metropolitana di Londra in quel modo”, dice Steele, ” diresti che aveva 50 milioni di anni, perché è così che le rocce hanno intorno.”

Tali dibattiti possono sembrare indecorosi, ma la maggior parte degli scienziati è felice di vederli svolgersi. “Ciò che questo farà è ottenere un sacco di gente a rimboccarsi le maniche e cercare più roba,” dice il geologo del MIT John Grotzinger. Per essere sicuri, i dibattiti riguardano le sottigliezze nella documentazione fossile, non l’esistenza di microbi molto tempo fa., Anche uno scettico come Steele rimane abbastanza sicuro che biofilm microbici vissuto 3,2 miliardi di anni fa. ” Non puoi mancarli”, dice Steele dei loro caratteristici filamenti simili a ragnatele visibili al microscopio. E nemmeno i critici hanno sfidato l’ultimo da Minik Rosing, del Museo Geologico dell’Università di Copenhagen, che ha trovato la firma della vita degli isotopi di carbonio in un campione di roccia vecchia di 3,7 miliardi di anni dalla Groenlandia-la più antica prova indiscussa della vita sulla Terra.

In gioco in questi dibattiti non è solo il momento della prima evoluzione della vita, ma il percorso che ha preso., Lo scorso settembre, ad esempio, Michael Tice e Donald Lowe di StanfordUniversity hanno riferito di 3.416 stuoie di microbi di miliardi di anni conservate nelle rocce del Sud Africa. I microbi, dicono, hanno effettuato la fotosintesi ma non hanno prodotto ossigeno nel processo. Un piccolo numero di specie batteriche oggi fa lo stesso—si chiama fotosintesi anossigenica-e Tice e Lowe suggeriscono che tali microbi, piuttosto che quelli convenzionalmente fotosintetici studiati da Schopf e altri, fiorirono durante la prima evoluzione della vita., Capire i primi capitoli della vita dirà agli scienziati non solo molto sulla storia del nostro pianeta. Sarà anche guidare la loro ricerca di segni di vita altrove nell’universo—a partire da Marte.

Nel gennaio 2004, i rover della NASA Spirit e Opportunity hanno iniziato a rotolare attraverso il paesaggio marziano. Nel giro di poche settimane, Opportunity aveva trovato la migliore prova che l’acqua una volta scorreva sulla superficie del pianeta. La chimica della roccia che ha prelevato da una pianura chiamata Meridiani Planum ha indicato che si era formata miliardi di anni fa in un mare poco profondo e scomparso da tempo., Uno dei risultati più importanti della missione rover, dice Grotzinger, un membro del team scientifico rover, è stata l’osservazione del robot che le rocce su Meridiani Planum non sembrano essere state schiacciate o cotte nella misura in cui le rocce della Terra della stessa età sono state— la loro struttura cristallina e la stratificazione rimangono intatte. Un paleontologo non potrebbe chiedere un posto migliore per conservare un fossile per miliardi di anni.

L’anno scorso ha portato una raffica di rapporti allettanti. Una sonda orbitante e telescopi a terra hanno rilevato metano nell’atmosfera di Marte., Sulla Terra, i microbi producono abbondanti quantità di metano, anche se può anche essere prodotto da attività vulcanica o reazioni chimiche nella crosta del pianeta. Nel mese di febbraio, i rapporti hanno corso attraverso i media su uno studio della NASA presumibilmente concludendo che il metano marziano potrebbe essere stato prodotto da microbi sotterranei. Il quartier generale della NASA si precipitò rapidamente-forse preoccupato per una ripetizione della frenesia dei media che circondava il meteorite marziano-e dichiarò di non avere dati diretti a supporto delle richieste di vita su Marte.,

Ma solo pochi giorni dopo, gli scienziati europei hanno annunciato di aver rilevato formaldeide nell’atmosfera marziana, un altro composto che, sulla Terra, è prodotto dagli esseri viventi. Poco dopo, i ricercatori dell’Agenzia spaziale europea hanno pubblicato le immagini delle pianure di Elysium, una regione lungo l’equatore di Marte. La trama del paesaggio, hanno sostenuto, mostra che l’area era un oceano ghiacciato solo pochi milioni di anni fa—non molto tempo, in tempo geologico. Il mare afrozen potrebbe essere ancora lì oggi, sepolto sotto uno strato di polvere vulcanica., Mentre l’acqua deve ancora essere trovata sulla superficie di Marte, alcuni ricercatori che studiano i calanchi marziani dicono che le caratteristiche potrebbero essere state prodotte da falde acquifere sotterranee, suggerendo che l’acqua e le forme di vita che richiedono acqua potrebbero essere nascoste sotto la superficie.

Andrew Steele è uno degli scienziati che progettano la prossima generazione di apparecchiature per sondare la vita su Marte. Uno strumento che intende esportare su Marte è chiamato microarray, un vetrino su cui sono attaccati diversi anticorpi., Ogni anticorpo riconosce e si blocca su una molecola specifica, e ogni punto di un particolare anticorpo è stato truccato per brillare quando trova il suo partner molecolare. Steele ha prove preliminari che il microarray può riconoscere hopanes fossili, molecole trovate nelle pareti cellulari dei batteri, nei resti di un biofilm di 25 milioni di anni.

Lo scorso settembre, Steele ei suoi colleghi si sono recati nell’aspra isola artica di Svalbard, dove hanno testato lo strumento nell’ambiente estremo della zona come preludio alla sua distribuzione su Marte., Mentre le guardie norvegesi armate tenevano d’occhio gli orsi polari, gli scienziati passavano ore seduti su rocce fredde, analizzando frammenti di pietra. Il viaggio è stato un successo: gli anticorpi microarray hanno rilevato proteine prodotte da batteri resistenti nei campioni di roccia e gli scienziati hanno evitato di diventare cibo per gli orsi.

Steele sta anche lavorando su un dispositivo chiamato MASSE (Modular Assays for Solar System Exploration), che è provvisoriamente previsto per volare su una spedizione dell’Agenzia Spaziale europea su Marte nel 2011., Egli immagina il rover frantumazione rocce in polvere, che può essere collocato in MASSA, che analizzerà le molecole con un microarray, alla ricerca di molecole biologiche.

Prima, nel 2009, la NASA lancerà il Mars Science Laboratory Rover. È progettato per ispezionare la superficie delle rocce alla ricerca di trame peculiari lasciate dai biofilm. Il laboratorio di Marte può anche cercare aminoacidi, i mattoni delle proteine, o altri composti organici. Trovare tali composti non dimostrerebbe l’esistenza della vita su Marte, ma rafforzerebbe il caso e spronerebbe gli scienziati della NASA a guardare più da vicino.,

Per quanto difficili saranno le analisi su Marte, sono rese ancora più complesse dalla minaccia di contaminazione. Marte è stato visitato da nove veicoli spaziali, da Mars 2, una sonda sovietica che si è schiantata sul pianeta nel 1971, a Opportunity e Spirit della NASA. Qualcuno di loro potrebbe aver trasportato microbi terrestri in autostop. “Potrebbe essere che si siano schiantati e gli sia piaciuto lì, e poi il vento potrebbe soffiarli dappertutto”, dice Jan Toporski, geologo dell’Università di Kiel, in Germania., E lo stesso gioco interplanetario di autoscontri che ha sfrecciato un pezzo di Marte sulla Terra potrebbe aver inondato pezzi di Terra su Marte. Se una di quelle rocce terrestri fosse contaminata da microbi, gli organismi potrebbero essere sopravvissuti su Marte-almeno per un po ‘ – e lasciare tracce nella geologia lì. Tuttavia, gli scienziati sono fiduciosi di poter sviluppare strumenti per distinguere tra microbi terrestri importati e quelli marziani.

Trovare segni di vita su Marte non è affatto l’unico obiettivo. ” Se trovi un ambiente abitabile e non lo trovi abitato, allora questo ti dice qualcosa”, dice Steele., “Se non c’è vita, allora perché non c’è vita? La risposta porta ad altre domande.” Il primo sarebbe ciò che rende la Terra ricca di vita così speciale. Alla fine, lo sforzo che viene riversato nel rilevare la vita primitiva su Marte potrebbe rivelarsi il suo più grande valore proprio qui a casa.