La ricerca di forme di vita al di là del nostro pianeta continua a suscitare l’interesse dell’umanità, ispirando missioni spaziali che si spingono sempre più lontano nel sistema solare. Lo scorso anno, il rover Perseverance della NASA ha realizzato una scoperta significativa su Marte, riscontrando la presenza di molecole a base di carbonio, note come organici, che molti scienziati ritengono possano fornire indizi sulla possibile esistenza di antica vita extraterrestre. Questa scoperta ha generato un acceso dibattito nella comunità scientifica, avvicinandoci a rispondere alla millenaria domanda se la vita sia mai esistita — o persino se esista ancora — sul Pianeta Rosso. Tuttavia, vi è un’importante avvertenza: gli scienziati non possono essere certi che i segnali siano attribuibili al 100% alle molecole organiche. Per molti, la possibilità è concreta, ma non è l’unica spiegazione, e l’incertezza è in parte legata agli strumenti del rover — pur fornendo forti indicazioni e raccogliendo dati preziosi, non possono eguagliare l’accuratezza dei laboratori terrestri.
Per contestualizzare, Perseverance ha effettuato la scoperta utilizzando uno strumento avanzato chiamato SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals), progettato per la ricerca di molecole organiche. “Lo strumento SHERLOC è il nostro strumento principale per la rilevazione della materia organica,” ha dichiarato un esperto del progetto. “È veramente l’unico strumento che riteniamo abbia una ragionevole possibilità di trovare materia organica alle concentrazioni che ci aspettiamo.”
SHERLOC si basa su due tecniche principali: la luminescenza ultravioletta profonda e la spettrometria Raman. “La modalità di luminescenza di SHERLOC produce un segnale molto elevato per unità di lavoro di alcune molecole organiche, ma non è particolarmente diagnostica,” ha osservato l’esperto. La luminescenza è il processo mediante il quale una sostanza emette luce a seguito dell’assorbimento di energia, senza un incremento della temperatura. A bordo del rover marziano, SHERLOC sfrutta questo fenomeno per aiutare a identificare la presenza di vari composti organici. Tuttavia, c’è un aspetto importante da considerare: “Molte sostanze presentano luminescenza — ci sono altri materiali oltre alla materia organica che fanno lo stesso,” ha aggiunto. “È legato a caratteristiche sottili della composizione chimica dei materiali.”
Qui entra in gioco la modalità Raman di SHERLOC. “È molto meno sensibile, ma fornisce un’impronta molto più precisa,” ha spiegato l’esperto. La spettroscopia Raman è una tecnica comune nei laboratori di chimica, che misura i modi di vibrazione dei legami molecolari per estrarre informazioni sulla struttura chimica di una molecola. “Ci sono modelli di picchi in uno spettro Raman che possono essere correlati a specifici tipi di molecole organiche,” ha chiarito. “Ma si tratta di un compromesso.”
Utilizzando entrambi gli strumenti, si stima ci siano possibilità di ottenere falsi positivi. “Potresti giungere a una conclusione positiva senza riconoscere che ci sono interpretazioni alternative,” ha detto l’esperto.
Perseverance avrebbe potuto trovare qualcos’altro?
Perseverance è stato incaricato di raccogliere e analizzare campioni dal cratere Jezero di Marte, scelto per la sua storia come un antico lago a sistema aperto circa 3.5 miliardi di anni fa. Sulla Terra, ambienti simili mostrano spesso segni di antica vita microbica, rendendo Jezero un obiettivo primario per l’investigazione della vita passata. Utilizzando il suo strumento SHERLOC, il rover ha rilevato segnali di luminescenza che inizialmente suggerivano la presenza di molecole organiche. Un articolo pubblicato sulla rivista Nature ha riportato queste scoperte, segnalando la presenza di diverse molecole aromatiche sulla superficie marziana, che persistono nonostante le condizioni avverse.
Un anno dopo, uno studio in Science Advances ha offerto una spiegazione alternativa, suggerendo che i segnali ritenuti indicativi di organici potrebbero provenire invece da materiali inorganici, specificamente ioni di cesio (Ce3+) provenienti da difetti di fosfati e silicati di antiche colate di magma. “Molecole chimiche multiple possono generare le stesse caratteristiche spettrali,” ha spiegato un esperto del Massachussets Institute of Technology (MIT). “In spettroscopia, chiamiamo questo degenerazione, ed è una sfida comune nell’interpretazione degli spettri.”
La degenerazione rende spesso impossibile l’interpretazione di questi risultati, e in casi meno critici, molti scienziati tenderebbero a lasciare i dati non interpretati. Tuttavia, le circostanze per il team di Perseverance richiedono uno sforzo continuo per interpretare i dati nonostante le sfide. “Studi precedenti hanno notato che gli spettri mostrano somiglianze con il profilo di luminescenza degli aromatici a 1 e 2 anelli, il che è vero,” ha detto l’esperto, riferendosi a specifiche molecole organiche composte da uno o due anelli di carbonio connessi. Le molecole aromatiche sono uniche perché le loro strutture includono formazioni ad anello stabili con legami singoli e doppi alternati, noti come legami coniugati. Queste molecole sono significative poiché possono essere trovate in composti biologici, come amminoacidi e pigmenti. Tuttavia, sebbene la rilevazione di tali molecole sia intrigante, non garantisce un’origine biologica. “E non significa molto se i dati sono degenerati,” ha aggiunto l’esperto.
Entrambi gli scienziati sottolineano che l’articolo originale mulava questa possibilità e menzionava anche il cesio (Ce3+) e materiali inorganici come spiegazioni alternative. “Erano presentati tra una serie di possibili interpretazioni,” ha affermato l’esperto. Sebbene sia stato determinato che la presenza di aromatici organici sia più probabile, si sostiene che ciò possa derivare dai pregiudizi e dalle competenze degli scienziati.
Affrontare l’incertezza
Sulla Terra, risultati ambigui come questi possono spesso essere chiariti attraverso analisi differenti che corroborano le scoperte. Tuttavia, svolgere esperimenti su Marte è notevolmente più complesso. Vi è una capacità limitata di inviare strumenti ingombranti su un rover costretto a viaggiare tra pianeti. Di conseguenza, le attrezzature devono essere miniaturizzate e rese mobili, operando in un ambiente estremo e imprevedibile. A differenza della Terra, dove le condizioni possono essere controllate e gli strumenti sono altamente sensibili e accessibili, Marte presenta temperature rigide, tempeste di polvere, radiazioni e risorse limitate. Questi fattori complicano le analisi precise e introducono incertezze, rendendo difficoltoso trarre conclusioni definitive dai dati. “Questo è il punto dell’intera proposta di ritorno di campioni,” ha messo in evidenza. Questo permetterebbe anche agli scienziati di meglio comprendere le origini di eventuali molecole organiche, qualora si determinasse che sono presenti nel cratere Jezero.
Tuttavia, è fondamentale sottolineare che anche se sono presenti molecole organiche, questo non implica che siano un possibile segno di vita. “Non credo che qualcuno nel team — nemmeno quelli che propongono fortemente un’origine organica per i segnali di luminescenza — sostenga che gli aromatici a 1 o 2 anelli luminescenti possano essere un potenziale segno di vita,” ha affermato. “Per poter differenziare i tipi abiotici di chimica organica [quelli creati attraverso processi non biologici] dalla vita, hai bisogno di tecniche di laboratorio molto sofisticate che utilizzano metodi di caratterizzazione altamente dettagliati — e non puoi fare questo con uno strumento miniaturizzato per sonde adattato a ambienti estremi,” ha aggiunto. “Nei [nostri articoli], stiamo semplicemente mostrando che stiamo lottando per confermare o escludere la presenza di molecole organiche abiotiche di base utilizzando SHERLOC.”
Si sottolinea, infine, che la comunicazione e il confronto di idee, pur sembrando divergenze tra scienziati, rappresentano una parte vitale e intrinseca del processo scientifico. “Questa è correzione degli errori, e questo è il modo in cui il processo scientifico deve funzionare,” è stato affermato. “Se come scienziato, accetti di esporre i tuoi argomenti e qualcuno trova un’interpretazione migliore e tu la esamini e concordi, la scienza si corrette da sola — questa è solo la natura stessa del sapere, che evolve, ed è una cosa positiva.”