Come potrebbero essere forme di vita alternative e aliene?

• La vita sulla Terra (e quindi tutta la vita che conosciamo) si basa sul carbonio e sull’acqua.
• Il carbonio e l’acqua sono ingredienti eccellenti per creare la vita, ma molti altri elementi potrebbero servire al loro posto nelle giuste condizioni.
• Quali sono queste forme alternative di vita e in quali condizioni potrebbero fiorire?

Tutta la vita sulla Terra, e quindi tutta la vita che abbiamo mai osservato nell’universo, condivide alcune caratteristiche fondamentali. Le sue strutture molecolari sono costruite usando il carbonio, si basa sull’acqua per agire come solvente e facilitare le reazioni chimiche, e usa il DNA o l’RNA come i suoi progetti.

Queste qualità sembrano così onnipresenti che quasi tutti i composti che possiamo trovare che contengono carbonio sono chiamati composti organici. Il carbonio funziona molto bene come base per la chimica della vita. Può legarsi a molte molecole, costruendo strutture abbastanza grandi da essere biologicamente rilevanti, e i suoi legami sono forti e stabili. Anche l’utilizzo dell’acqua e del DNA/RNA sono apparentemente ben sintonizzati per permettere l’esistenza della vita.

Ma solo perché queste proprietà della vita sono vere sulla Terra non significa che siano vere ovunque. Infatti, possiamo facilmente immaginare diversi ambienti in cui possono esistere forme alternative di vita. Ecco alcuni dei principali modi in cui pensiamo che la vita possa variare dallo standard che vediamo sulla Terra.

Silicio

Lei Chen e Yan Liang (BeautyOfScience.com) per Caltech

Un rendering artistico della vita basata sul silicio organico. I composti di organosilicio contengono legami carbonio-silicio.

La stessa roba che costituisce i chip dei computer e i circuiti elettrici potrebbe anche costituire la vita da qualche parte nell’universo. Il carbonio può formare legami con fino a quattro altri atomi contemporaneamente, legarsi all’ossigeno e formare catene di polimeri, tutte cose che lo rendono ideale per la complessa chimica della vita. Anche il silicio, che si trova appena sotto il carbonio sulla tavola degli elementi, condivide queste caratteristiche.

Nonostante queste qualità, il silicio è ancora abbastanza limitato come base per la vita. Può formare legami stabili solo con un numero limitato di altri elementi; i suoi polimeri sarebbero molto monotoni, limitando la sua capacità di formare i composti complessi necessari alla vita; e la chimica del silicio non è stabile in ambienti acquosi. Un altro problema è che quando il carbonio si ossida, forma anidride carbonica, un gas facilmente espellibile. Quando il silicio si ossida, forma biossido di silicio, noto anche come silice, quarzo o sabbia. Questo rifiuto solido porrebbe alcune serie sfide meccaniche per qualsiasi vita basata sul silicio. Una tale ipotetica forma di vita espellerebbe mattoni di sabbia ogni volta che fa un respiro, il che renderebbe le vacanze in spiaggia un po’ più terrificanti.

In certe condizioni, la chimica basata sul silicio potrebbe essere più favorevole alla vita rispetto a quella basata sul carbonio. La chimica del silicio sarebbe anche molto più favorevole alla vita in oceani di elementi freddi che di solito non associamo alla vita, come azoto liquido, metano, etano, neon e argon. Luoghi come questi esistono nell’universo, in particolare nel nostro sistema solare: Una delle principali caratteristiche della più grande luna di Saturno, Titano, sono i suoi laghi di etano e metano liquidi.

Ammonia

La rappresentazione di un mondo con vita basata sull’ammoniaca. L’acqua scioglie molte molecole diverse – è un solvente, e avere un buon solvente è un prerequisito per il tipo di chimica che porta alla vita.

Come l’acqua, anche l’ammoniaca è comune in tutta la galassia. È anche in grado di sciogliere i composti organici come l’acqua, e, a differenza dell’acqua, può anche sciogliere alcuni composti metallici, aprendo la possibilità per qualche chimica più interessante da usare negli esseri viventi.

Tuttavia, l’ammoniaca è anche infiammabile in presenza di ossigeno; ha una tensione superficiale molto più bassa dell’acqua, rendendo difficile tenere insieme le molecole prebiotiche per molto tempo; e i suoi punti di fusione e di ebollizione sono molto più bassi dell’acqua, a -78°C e -33,15°C, rispettivamente. Quindi, la chimica della vita basata sull’ammoniaca avverrebbe molto più lentamente, e proporzionalmente, anche il suo metabolismo e l’evoluzione sarebbero più lenti. Un avvertimento importante, però, è che questi sono i punti di fusione e di ebollizione che si verificano alla pressione atmosferica della Terra. A pressioni più elevate, questi valori aumenterebbero.

Una delle caratteristiche eccitanti della vita basata sull’ammoniaca è che potrebbe esistere al di fuori della cosiddetta zona di abitabilità, o la gamma in cui può esistere acqua liquida. Titano, per esempio, potrebbe contenere oceani di ammoniaca sotto la sua superficie, e anche se si trova al di fuori della zona abitabile del nostro sistema solare, potrebbe per questo motivo ospitare la vita. Gli astrobiologi spesso indicano Titano come possibile sito di forme di vita alternative all’interno del nostro sistema solare.

Ciralità alternativa

Come una persona può essere mancina o destra, così anche le molecole organiche. Queste molecole sono immagini speculari l’una dell’altra, ma la vita, per qualsiasi motivo, ha finito per usare un lato o l’altro, il che è chiamato chiralità. Gli amminoacidi, per esempio, sono “mancini”, mentre gli zuccheri nell’RNA e nel DNA sono “destri”. Affinché queste molecole interagiscano tra loro, devono essere del tipo corretto di chiralità; se le catene proteiche sono fatte con aminoacidi di chiralità mista, semplicemente non funzionano. Ma una catena proteica costruita con aminoacidi destri, l’opposto di quello che usa la vita sulla Terra, funzionerebbe perfettamente bene.

Tutta l’ecologia della Terra dipende da questa convenzione. Per mangiare, dobbiamo consumare cibo della chiralità appropriata. Possiamo essere infettati e difenderci dalle infezioni della chiralità appropriata. Tutto sulla Terra ha la chiralità appropriata, quindi questo funziona bene.

Ma la vita aliena potrebbe evolversi per usare la chiralità opposta a quella della Terra. Questa vita sarebbe fondamentalmente abbastanza simile alla vita sulla Terra – usando il carbonio come spina dorsale e l’acqua come solvente – ma interagirebbe con noi in uno dei due modi possibili. Primo, non sarebbe in grado di interagire affatto. Anche se la vita microbica cercasse di mangiare altra vita microbica, gli zuccheri “inversi” sarebbero indigeribili, e i virus non sarebbero in grado di legarsi alle cellule ospiti. Questa sarebbe probabilmente una buona cosa, dato che non vogliamo essere infettati da nessuna malattia aliena.

Ma ci sono creature sulla Terra che non mangiano nutrienti chirali, come i cianobatteri. Un microbo alieno paragonabile sarebbe in grado di mangiare quanto vuole, riprodursi all’infinito, e non sarebbe mai tenuto sotto controllo dai predatori poiché esso stesso sarebbe della chiralità sbagliata. Questo sconvolgerebbe drammaticamente la catena alimentare su una scala apocalittica.

Queste forme di vita alternative non sono le uniche che esistono, ma sono tra le più probabili. Molto di ciò che sappiamo sulla chimica suggerisce che la vita basata sul carbonio e sull’acqua sarà la più comune nell’universo, ma abbiamo sempre avuto solo un campione da studiare: il nostro pianeta. Se troviamo la vita su altri mondi, otterremo una comprensione ancora maggiore di come nascono gli esseri viventi.