Questo articolo è stato originariamente pubblicato a La conversazione. La pubblicazione ha contribuito con l’articolo a Space.com Voci di esperti: Op-ed & Insights.
La ricerca della vita oltre Terra è un fattore chiave della moderna astronomia e scienza planetaria. Gli Stati Uniti stanno costruendo più telescopi principali e sonde planetarie per far avanzare questa ricerca. Tuttavia, i segni della vita – chiamati biosignature – che gli scienziati possono trovare sarà probabilmente difficile da interpretare. Anche capire dove apparire esattamente rimane impegnativo.
Sono UN Astrofisico e astrobiologo Con oltre 20 anni di esperienza che studiano pianeti extrasolari, che sono pianeti oltre il nostro sistema solare.
I miei colleghi e io abbiamo sviluppato a nuovo approccio Ciò identificherà i pianeti o le lune più interessanti per cercare la vita e contribuire a interpretare potenziali biosignature. Lo facciamo modellando come diversi organismi possono variare in diversi ambienti, informati dagli studi sui limiti della vita sulla Terra.
Nuovi telescopi per cercare la vita
Gli astronomi stanno sviluppando piani e tecnologia per telescopi spaziali sempre più potenti. Ad esempio, NASA sta lavorando alla sua proposta Observatorio dei mondi abitabiliche avrebbero scattato immagini Ultrasharp che mostrano direttamente i pianeti in orbita in orbita da stelle vicine.
Io e i miei colleghi stiamo sviluppando un altro concetto, il Nautilus Space Telescope Constellation, progettata per studiare centinaia di pianeti potenzialmente simili alla terra mentre passano di fronte alle loro stelle ospiti.
Questi e altri telescopi futuri mirano a fornire studi più sensibili sui mondi più alieni. Il loro sviluppo spinge due importanti domande: “Dove cercare?” E “Gli ambienti in cui pensiamo di vedere segni di vita sono effettivamente abitabili?”
Le affermazioni fortemente contestate di potenziale Segni di vita nell’Exoplanet K2-18bannunciato nell’aprile 2025 e Precedenti affermazioni simili in Veneremostra quanto sia difficile identificare in modo conclusivo il Presenza di vita da dati di telerilevamento.
Quando è abitabile un mondo alieno?
Lingue di Oxford Definisce “abitabile” come “adatto o abbastanza buono da vivere”. Ma come fanno gli scienziati a sapere cosa è “abbastanza buono da vivere” per gli organismi extraterrestri? Potevo microbi alieni Frugare nei laghi di acido bollente o metano liquido gelido o galleggiare in gocce d’acqua in Atmosfera superiore di Venere?
Per mantenerlo semplice, il mantra della NASA è stato “seguire l’acqua”. Questo ha senso – L’acqua è essenziale Per tutta la vita della Terra che conosciamo. Un pianeta con acqua liquida avrebbe anche un ambiente temperato. Non sarebbe così freddo che rallenta le reazioni chimiche, né sarebbe così caldo che distrugge le complesse molecole necessarie per la vita.
Tuttavia, con le capacità in rapida crescita degli astronomi per caratterizzare mondi alieni, astrobiologi Hai bisogno di un approccio più quantitativo e sfumato rispetto alla classificazione dell’acqua o della novità.
Come parte del finanziato dalla NASA Terre aliene Progetto che guido, Astrobiologo Rory Barnes E ho lavorato su questo problema con un gruppo di esperti – astrobiologi, scienziati planetari, esperti esopilaneti, ecologi, biologi e chimici – tratto dalla più grande rete di ricercatori esopianeti e astrobiologici, il nesso della NASA NEXSS.
Oltre un centinaio di colleghi ci hanno fornito idee e due domande sono emerse spesso:
Primo, Come facciamo a sapere di cosa ha bisogno la vitase non comprendiamo l’intera gamma di vita extraterrestre? Gli scienziati sanno molto della vita sulla Terra, ma la maggior parte degli astrobiologi concorda sul fatto che sono possibili tipi di vita più esotici – forse basati su diverse combinazioni di elementi chimici e solventi. Come possiamo determinare quali condizioni potrebbero richiedere quegli altri tipi di vita?
In secondo luogo, l’approccio deve funzionare con dati incompleti. Potenziali siti per la vita oltre la Terra – “habitat extrasolari” – sono molto difficili da studiare direttamente e spesso impossibili da visitare e campionare.
Ad esempio, il Subsurface marziano rimane principalmente fuori dalla nostra portata. Luoghi come la luna di Giove Europa’s e la luna di Saturno Oceani del sottosuolo di Enceladus E tutti i pianeti extrasolari rimangono praticamente irraggiungibili. Gli scienziati li studiano indirettamente, spesso usando solo osservazioni remote. Queste misurazioni non possono dirti tanto quanto farebbero campioni reali.
A peggiorare le cose, le misurazioni hanno spesso incertezze. Ad esempio, potremmo essere solo all’88% fiducioso che il vapore acqueo sia presente in un Exoplanet’s atmosfera. Il nostro framework deve essere in grado di lavorare con piccole quantità di dati e gestire incertezze. E dobbiamo accettare che le risposte spesso non saranno in bianco o nero.
Un nuovo approccio all’abitibilità
Il nuovo approccio, chiamato il Framework di abitabilità quantitativaha due caratteristiche distintive:
In primo luogo, ci allontanammo dal tentativo di rispondere alla vaga domanda “abitabile alla vita” e la ridotta a una domanda più specifica e praticamente responsabile: le condizioni dell’habitat – come li conosciamo – consentirebbero una specie o un ecosistema specifico (noto o ancora sconosciuto) per sopravvivere?
Anche sulla terra, gli organismi richiedono condizioni diverse per sopravvivere: non ci sono cammelli in Antartide. Parlando di organismi specifici, abbiamo reso la domanda più facile da rispondere.
In secondo luogo, il quadro di abitabilità quantitativa non insiste sulle risposte nere o bianche. Confronta i modelli di computer per calcolare una risposta probabilistica. Invece di supporre che l’acqua liquida sia un fattore limitante chiave, confrontiamo la nostra comprensione delle condizioni richieste da un organismo (il “modello di organismo”) con la nostra comprensione delle condizioni presenti nell’ambiente (il “modello di habitat”).
Entrambi hanno incertezze. La nostra comprensione di ciascuno può essere incompleta. Tuttavia, possiamo gestire matematicamente le incertezze. Confrontando i due modelli, possiamo determinare la probabilità che un organismo e un habitat siano compatibili.
Come esempio semplicistico, il nostro modello di habitat per Antartide Può affermare che le temperature sono spesso al di sotto dello zero. E il nostro modello di organismo per un cammello può affermare che non sopravvive a lungo a temperature fredde. Non sorprende che prevediamo correttamente una probabilità quasi zero che l’Antartide sia un buon habitat per i cammelli.
Ci siamo divertiti a lavorare su questo progetto. Per studiare i limiti della vita, abbiamo raccolto dati di letteratura su organismi estremi, da insetti che vivono in Himalaya ad alte quote e basse temperature ai microrganismi che prosperano Prese d’aria idrotermale sul fondo dell’oceano e nutrire l’energia chimica.
Abbiamo esplorato, tramite i nostri modelli, se possono sopravvivere nel Subsurface marziano o negli oceani di Europa. Abbiamo anche studiato se i batteri marini che producono ossigeno negli oceani terrestri potessero potenzialmente sopravvivere su pianeti extrasolari noti.
Sebbene completo e dettagliato, questo approccio apporta importanti semplificazioni. Ad esempio, non modella ancora il modo in cui la vita possa modellare il pianeta, né potrebbe essere necessaria la gamma completa di nutrienti. Queste semplificazioni sono in base alla progettazione.
Nella maggior parte degli ambienti che attualmente studiamo, sappiamo troppo poco sulle condizioni per tentare significativamente tali modelli – ad eccezione di alcuni corpi del sistema solare, come ENCELADUS DI SATURN.
Il framework di abitabilità quantitativa consente al mio team di rispondere a domande come se gli astrobiologi potrebbero essere interessati a una posizione del sottosuolo Martedati i dati disponibili o se gli astronomi devono trasformare i loro telescopi al pianeta A o al pianeta B durante la ricerca della vita. Il nostro framework è disponibile come modello di computer open source, che gli astrobiologi possono ora usare e svilupparsi facilmente per aiutare con progetti attuali e futuri.
Se gli scienziati rilevano una potenziale firma della vita, questo approccio può aiutare a valutare se l’ambiente in cui viene rilevato può effettivamente supportare il tipo di vita che porta alla firma rilevata.
I nostri prossimi passi saranno quello di costruire un database di organismi terrestri che vivono in ambienti estremi e rappresentano i limiti della vita. A questi dati, possiamo anche aggiungere modelli per ipotetica vita aliena. Integrando quelli nel quadro quantitativo di abitabilità, saremo in grado di elaborare scenari, interpretare nuovi dati provenienti da altri mondi e guidare la ricerca di firme della vita oltre la Terra – nel nostro sistema solare e oltre.
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