GLI ALIENI, NOI, LA MATERIA

 Post n. 12

GLI ALIENI, NOI, LA MATERIA. Ma un'altra vita è possibile?

L’universo ha avuto origine 13,6 miliardi di anni fa. Secondo alcuni studiosi fu proprio il Big Bang a porre le premesse per l’origine della vita. I fatti che portano a simili affermazioni sono le cosiddette “costanti naturali”. Come riporta il fisico  

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Paul Davies in  “Una  fortuna cosmica” 2007, la storia inizia nel 1950. I fisici, a quell'epoca, non riuscivano a capire in che modo si fosse formato il carbonio nelle stelle. La fusione di due nuclei di Elio dà origine al Berillio, il quale urtando un altro nucleo di Elio dovrebbe dare origine al Carbonio. Il problema è che il Berillio è instabile e si decompone prima di poter essere colpito da un nucleo di Elio. Il carbonio e quindi la vita non avrebbero dovuto esistere. A risolvere il problema fu Fred Hoyle il quale propose che il Berillio presentasse un picco di energia  nucleare, o come dicono i fisici una risonanza atta a prolungare di qualche frazione di secondo la sua esistenza. È stato dimostrato che il Berillio presenta effettivamente questa risonanza ed è grazie a questa inezia energetica che si rende possibile la sintesi del carbonio e quindi  l’origine della vita.

Inoltre Paul Davies cita sia la forza nucleare forte, cioè la forza che lega i protoni nel nucleo, sia la forza di attrazione tra elettroni (–) e protoni (+). Se l'intensità queste forze variasse anche solo dell’1%, l’universo sarebbe completamente  diverso e la vita impossibile. Le stesse considerazioni valgono per la forza di gravità e per la forza nucleare debole, cioè la forza che controlla il decadimento dei neutroni. Riflettendo su questi e altri fatti, intorno alla fine degli anni ’70, l’astrofisico Brandon Carter coniò il termine “principio antropico” per indicare un universo tagliato giusto per la vita.

Anche autorevoli scienziati ,pur non accettando il principio antropico, esprimono idee che vanno in quella direzione, come il fisico Freeman Dyson che afferma: «Quanto più l’esamino e studio i particolari della sua architettura, tanto più numerose sono le prove che l’universo, in un certo senso, doveva già sapere che saremmo arrivati». Il famoso biologo Simon Conway Morris va anche oltre quando sostiene: «C’è per così dire, insita nell’inizio stesso dell’universo l’inevitabilità dell’intelligenza». E Paul Davies sembra credere nell’esistenza di una finalità nei meccanismi del cosmo ad un livello fondamentale, non accidentale e senza un agente preesistente con finalità miracolose. Insomma per alcuni scienziati la vita sarebbe iscritta nelle leggi dell’universo.

È comunque un argomento su cui abbiamo ben poco da dire e quindi ci limitiamo a registrare. Lasciamo a cosmologi e fisici le valutazioni finali dei futuri approfondimenti e a filosofi e teologi il loro significato ultimo.

Dunque, nelle stelle  attraverso la fusione nucleare dell’idrogeno, si sono formati i nuclei degli elementi chimici naturali. In particolare nelle stelle di massa superiore a 1,5 masse solari inizia la formazione di carbonio (C), azoto (N), ossigeno (O). All’aumentare della massa delle stelle, aumenta la temperatura del loro nucleo e si formano elementi con massa sempre maggiore. Infine, nel collasso e l’esplosione delle stelle massicce, circa dieci volte la massa solare, si formano tutti gli elementi naturali più pesanti. Tutti questi elementi vengono dispersi nello spazio. A partire dal Big Bang, attraverso la fusione nucleare dell’idrogeno, le stelle hanno impiegato circa 5 miliardi di anni per fertilizzare lo spazio. In questa prima fase dell’universo, la quantità di carbonio, azoto e ossigeno era scarsa, e non potevano esistere pianeti rocciosi perché non c’era silicio a sufficienza. Come cambierà in futuro l’universo quando cambieranno i rapporti quantitativi tra gli elementi  è argomento di studio. Allo stato attuale, nell’universo, per ogni milione di atomi di idrogeno ve ne sono 350 di carbonio, 110 di azoto e 670 di ossigeno, mentre la maggior parte dei restanti elementi si trova intorno all’unità o molto al di sotto. Quindi gli elementi biogeni (H, C, N, O) sono di gran lunga gli elementi più abbondanti nell’universo. Possiamo quindi immaginare gli atomi di carbonio, azoto, e ossigeno immersi in un’atmosfera di idrogeno. La materia nello spazio è molto rarefatta e sottoposta alle più diverse condizioni di temperatura e di radiazioni. Però, nel lungo periodo, questi elementi ionizzati dai raggi ultravioletti, attraverso urti casuali hanno dato origine a molecole di sostanze molto semplici. E infatti la radio astronomia ha individuato nello spazio alcune molecole costituite da questi elementi e principalmente metano (CH₄), ammoniaca (NH₃), acqua (H₂O), acido cianidrico (HCN), aldeide formica (HCHO), ossido di carbonio (CO) e in quantità inferiori altre molecole semplici come formammide, urea, alcoli semplici e chetoni.

Una parte di queste sostanze vengono distrutte dai raggi ultravioletti per poi magari riformarsi più tardi in altri luoghi. Ma una buona parte, essendo la temperatura in quei luoghi intorno ai -250°C, congela su granuli di polvere al riparo dai raggi letali. Gli elementi prodotti dalle stelle e queste molecole semplici  assieme a grani di polvere (silicati, ossidi di metalli,  cristalli di ghiaccio) costituiscono le nubi di gas e polveri

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che contraendosi danno origine ai sistemi planetari.

In conclusione possiamo affermare che i sistemi planetari partono tutti con gli stessi ingredienti.

E allora, quale chimica con questi ingredienti?

Il nostro sistema solare ha avuto origine 4,5 miliardi di anni fa. In quel periodo dalla nebulosa di gas e polveri si sono formati anche gli asteroidi. Frammenti di asteroidi sono precipitati sulla terra sotto forma di meteoriti; negli ultimi 2 secoli ne sono stati raccolti e catalogati oltre un migliaio. Questi meteoriti, denominati anche condriti per la presenza di condruli cioè perline di materiale fuso, sono quindi formati della stessa materia primordiale di cui sono formati tutti i gli altri corpi del sistema solare.

Alan E. Rubin, geochimico dell’università di Los Angeles, ha condotto uno studio sulle condriti e ha esposto i risultati delle sue ricerche in “I segreti dei meteoriti primitivi”, Le Scienze, Aprile 2013. L’intenzione di Rubin era solo quella di costruire una mappa della struttura della nebulosa solare. Da questa ricerca noi possiamo però trarre anche delle informazioni utili per il nostro scopo.

Dunque le condriti rappresentano l’80% dei meteoriti caduti sulla terra. Lo studio delle caratteristiche chimiche ha portato ad identificarne una decina di gruppi.

Tutti questi gruppi sono stati inclusi in 4 classi e cioè: condriti enstatitiche formatisi tra 0.5 e 1,5 UA dal Sole (UA, Unità Astronomica, distanza Sole-Terra), oltre le due UA si sono formate le condriti ordinarie, da 2,5 a 3 UA le condriti Rumuruti e infine tra 3 e 4,5 UA le condriti carbonacee. Oltre questa distanza inizia la zona dei cosiddetti "giganti gassosi", Giove, Saturno, Urano e Nettuno, mentre gli asteroidi formatisi fino ai lontani confini del sistema solare sono costituiti di ghiaccio. Quindi le condriti si sono originate dalla prossimità del Sole fino a quasi l’orbita di Giove, nelle più differenti condizioni ambientali di temperatura, radiazioni, velocità delle particelle, onde d’urto ecc.

Ebbene, tra tutte queste differenti condizioni ambientali solo le condriti carbonacee contengono composti del Carbonio. E quali sono questi composti? Sostanze organiche semplici e principalmente amminoacidi, cioè i costituenti delle proteine.

Secondo J. B. Haldane le sostanze fondamentali per l’origine della vita hanno avuto origine, in epoca prebiotica, sul nostro pianeta, a partire dai gas della nebula primordiale con apporti di energia. Nel 1953 S. Miller ha confermato tale ipotesi.

Dopo Miller, utilizzando miscele di gas simili a quelli contenuti nelle nubi di gas e polveri, parecchi ricercatori hanno condotto esperimenti nelle più differenti condizioni ambientali.

Ebbene, come Miller essi hanno ottenuto diversi  composti del Carbonio. E quali sono questi composti? Sostanze organiche semplici e principalmente amminoacidi.

Insomma dopo 4,5 miliardi di anni non sembra che la chimica sia cambiata di molto. E quanti indizi bisogna avere per convincersi che, tra i costituenti delle macromolecole fondamentali per la vita (acidi nucleici e proteine), solo gli amminoacidi erano presenti in epoca prebiotica?

Ora,  gli stessi ingredienti erano contenuti nelle nubi di gas e polveri che hanno dato origine ad altri sistemi planetari. Nei sistemi planetari con "zona abitabile" le condizioni ambientali saranno state pressappoco simili al nostro sistema solare. È da presumere allora che anche in quei luoghi, probabilmente, si sono formati amminoacidi. E fino a quando nell’universo non cambieranno i rapporti quantitativi degli elementi biogeni è probabile che anche nei sistemi solari in formazione si sintetizzeranno amminoacidi.

Alcuni scienziati, come riporta  Dimitar Sasselov in “Un’altra terra” 2012, sono alla ricerca di una Biologia sintetica e una Biochimica alternativa.

Elab. da: geologia-e.igg.cnr.it

  In questo contesto, il complesso dei composti organici  e le   loro reattività vengono rappresentati con la metafora del paesaggio chimico cioè una sorta di carta geografica con valli e monti. Le valli rappresenterebbero le condizioni iniziali, i monti invece le biochimiche alternative che si potrebbero avere in altri pianeti a secondo delle condizioni ambientali.

Ora, cosa si intenda con i termini sintetica e alternativa non è ancora chiaro, ma se si pensa ad una biochimica senza amminoacidi si riprende a discutere del nulla. 

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   Per quanto riguarda  la vita e la sua origine, a voler utilizzare  ancora la metafora del paesaggio chimico, gli amminoacidi occupano l’unico monte  e attorno ad esso la materia inanimata ha steso un piatto deserto di sale.

La vita alle sue origini non poteva e non doveva sbagliare. Nulla può sostituire gli amminoacidi e poiché le leggi della fisica e della chimica sono universali, essi con le loro proprietà sono unici e universali. Ed è da qui, dagli amminoacidi che inizia un tipo particolare di materia, la materia organica, la materia della vita.

Ci si chiede spesso se potrebbero vivere organismi che utilizzassero amminoacidi D (Destro) invece che L (Levo) e Ribosio L invece del D; e perché no? È però improbabile che si trovino in giro per l’universo. Come avremo modo di chiarire, corroborata anche da qualche dato sperimentale, la scelta della forma Levo degli amminoacidi è probabilmente una conseguenza dell’asimmetria dell’acqua. La vita ha bisogno di acqua liquida e l’acqua liquida in tutto l’universo presenta sempre la stessa asimmetria.

Negli esperimenti alla Miller e nei meteoriti sono stati individuati oltre 60 amminoacidi diversi. Di questi la vita sulla terra ne utilizza solo 20 e quando la vita ebbe origine forse ne ha utilizzati solo 12-15, gli altri la vita li ha aggiunti molto tempo dopo. È molto probabile che la scelta degli amminoacidi, se non di tutti almeno di una buona parte, fu una conseguenza delle condizioni ambientali del nostro pianeta.

Dunque, le cose stanno pressappoco così. Come già esposto nel precedente articolo “Le proteine : i suoi costituenti. Sette colpi di fortuna”, la materia inanimata fornisce il materiale (gli amminoacidi) con tutte le proprietà giuste per la vita. Essa tutt’intorno crea un vuoto chimico in modo che la vita in formazione non abbia da sbagliare. La materia inanimata fornisce anche un numero abbastanza elevato di amminoacidi, affinché la vita possa scegliere quelli giusti in funzione delle condizioni ambientali del pianeta.

Che dire!

Viene alla mente quanto afferma Paul Davies in “Da dove viene la vita”, 2000:  «L’esercizio di proiettare sulla natura categorie e concetti tratti dal mondo delle vicende umane, è indubbiamente pericoloso. Eppure, in fin dei conti, gli esseri umani sono anch’essi prodotti della natura, e se gli umani hanno degli scopi vuol dire che, a qualche livello, la tendenza a un fine deve nascere dalla natura, e quindi deve essere insita in essa. […] È possibile che la finalità sia una proprietà intrinseca della natura, fino al livello cellulare o addirittura subcellulare? Non c’è accordo sulle risposte a simili domande, ma una spiegazione dell’origine della vita non sarà mai completa se non affronta questi interrogativi.»

È comunque un argomento su cui abbiamo ben poco da dire e quindi ci limitiamo a registrare. Lasciamo a filosofi e teologi il loro significato ultimo.

A proposito e gli alieni? Fin qui simili a noi… quasi.

                                                                                  Giovanni Occhipinti

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