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Il Rover Curiosity rileva presenza di gas che suggerisce possibilità di vita

Gli scienziati della missione Curiosity hanno raccolto il segnale questa settimana e stanno cercando letture aggiuntive dal pianeta rosso. Marte, sembra  che stia eruttando una grande quantità di gas che potrebbe essere un segno della presenza di microbi che vivono sul pianeta.

In una misurazione presa mercoledì, il rover Curiosity della NASA ha scoperto quantità sorprendenti di metano nell’aria marziana, un gas che sulla Terra viene solitamente prodotto da esseri viventi. I dati sono tornati sulla Terra giovedì, e venerdì gli scienziati impegnati nella missione hanno discusso con entusiasmo delle notizie, che non sono ancora state annunciate dalla NASA.

“Dato questo risultato sorprendente, abbiamo riorganizzato il fine settimana per eseguire un esperimento di follow-up”, Ashwin R. Vasavada , lo scienziato del progetto per la missione, ha scritto al team scientifico in una e-mail che è stata inviata al Times. I controllori della missione sulla Terra hanno inviato nuove istruzioni al rover venerdì per seguire le letture, abbandonando il lavoro scientifico precedentemente pianificato. I risultati di queste osservazioni sono attesi per lunedì.

marte
Una vista su Marte scattata dalla sonda spaziale Mars Express dell’Agenzia Spaziale Europea nel 2016. Credito di credito ESA / DLR / FU Berlino / Justin Cowart

Siamo stati a lungo affascinati dalla possibilità di vita su Marte. I lander della NASA negli anni ’70 hanno fotografato un paesaggio desolato. Due decenni dopo, gli scienziati planetari ritenevano che Marte potesse essere più caldo, più umido e più abitabile nella sua giovinezza circa 4 miliardi di anni fa. Ora, stanno valutando l’idea che se la vita dovesse esserci su Marte, i suoi discendenti microbici avrebbero potuto migrare sottoterra.

Il metano, se è lì nella sottile aria marziana, è significativo, perché la luce solare e le reazioni chimiche spezzerebbero le molecole entro pochi secoli. Quindi il metano rilevato ora deve essere stato rilasciato di recente.

Sulla Terra, i microbi noti come metanogeni prosperano in luoghi privi di ossigeno, come rocce sottoterra e i tratti digestivi degli animali, e liberano il metano come prodotto di scarto. Tuttavia, il metano potrebbe essere generato da reazioni geotermiche prive di biologia.

È anche possibile che il metano sia antico, intrappolato all’interno di Marte per milioni di anni, ma che sfugga a intermittenza attraverso le fessure. La NASA ha riconosciuto il rilevamento del metano in una dichiarazione sabato pomeriggio, ma l’ha definito un “primo risultato scientifico”. Il portavoce dell’agenzia ha aggiunto: “Per mantenere l’integrità scientifica, il team scientifico del progetto continuerà ad analizzare i dati prima di confermare i risultati.”

Gli scienziati hanno riportato per la prima volta rilevazioni di metano su Marte un decennio e mezzo fa usando misurazioni da Mars Express, un’astronave orbitante costruita dall’Agenzia spaziale europea che è tuttora in funzione, così come dai telescopi sulla Terra. Tuttavia, queste scoperte erano al limite del potere di rilevamento di questi strumenti e molti ricercatori pensavano che il metano potesse essere solo un miraggio di dati errati.

Quando Curiosity arrivò su Marte nel 2012, cercò il metano e non trovò nulla o almeno meno di 1 parte per miliardo nell’atmosfera. Poi, nel 2013, ha rilevato un picco improvviso, fino a 7 parti per miliardo, che è durato almeno un paio di mesi. Poi metano è svanito. La misurazione di questa settimana hanno trovato 21 parti per miliardo di metano, tre volte il picco del 2013. Anche prima della scoperta di questa settimana, il mistero del metano si è approfondito.

Gli scienziati di Curiosity hanno sviluppato una tecnica che ha consentito al rover di rilevare quantità minime di metano con i suoi strumenti. Il gas sembra aumentare e diminuire con le stagioni del pianeta rosso. Una nuova analisi delle vecchie letture di Mars Express ha confermato i risultati del 2013 di Curiosity. Un giorno dopo che Curiosity ha riportato un picco di metano, l’orbiter, passando sopra la posizione di Curiosity, ha misurato un picco.

Ma il Trace Gas Orbiter, un nuovo veicolo spaziale europeo lanciato nel 2016 con strumenti più sensibili, non ha rilevato presenza di metano nelle sue prime osservazioni scientifiche. Marco Giuranna, scienziato dell’Istituto Nazionale di Astrofisica in Italia, che guida le misurazioni di metano dell’orbiter di Mars Express, sostiene che gli scienziati della missione Curiosity, Mars Express e Trace Gas Orbiter hanno discusso gli ultimi risultati. Ha confermato la lettura 21 parti per miliardo, ma ha aggiunto che il risultato è preliminare.

Gale Crater
Una vista del Gale Crater su Marte, scattata da Mars Odyssey della NASA. Credito NASA / JPL-Caltech / ASU

Mars Express ha superato Gale Crater, la depressione larga 96 miglia che Curiosity ha studiato, lo stesso giorno in cui Curiosity ha fatto le sue misurazioni. Ci sono altre osservazioni su date precedenti e successive, ha detto il dottor Giuranna, incluse le osservazioni congiunte con Trace Gas Orbiter.

“Un sacco di dati da elaborare, avrò alcuni risultati preliminari entro la prossima settimana.”

I rover in programma per il prossimo anno, uno dalla NASA e uno da una collaborazione russo-europea, porteranno strumenti progettati per cercare gli elementi costitutivi della vita, sebbene nessuno dei due sia progettato per rispondere alla domanda se oggi ci sia vita su Marte.

Cosa sono i metanogeni

I batteri metanogeni, classificati nel dominio degli Archaea, utilizzano l’idrogeno e il diossido di carbonio come fonte di energia per produrre gas metano; inoltre essi sono anaerobici, non richiedono ossigeno né sostanze nutrienti organiche per sopravvivere; tali caratteristiche  li rendono adatti a sopravvivere in ambienti privi di ossigeno situati nel sottosuolo, quali paludi e terreni melmosi, e forse anche su Marte.

A suggerire che i metanogeni potrebbero esseri candidati adatti a vivere su Marte sono gli studi della dottoranda Rebecca Mickol della University of Arkansas, la quale si è dedicata allo studio questi batteri sin dal 1990, fino a ricevere un finanziamento nel 2012  da parte della programma di esobiologia della NASA.

Rebecca Mickol, che ha condotto i propri studi assieme al professore di scienze biologiche Timothy Kral, entrambi appartenenti al dipartimento di Scienze Spaziali e Planetarie. I loro esperimenti di laboratorio hanno dimostrato che ben 4 specie di metanogeni sono soparavvissuti in condizioni ambientali di bassa pressione, simulando quelle presenti su Marte.

Questi organismi sono i candidati ideali per vivere su Marte” ha affermato Rebecca Mickol.

metanogeni

Produzione di metano a partire da CO2, metanolo ed acetato. La CO2 può essere utilizzata come accettore di elettroni nel metabolismo energetico. Questi batteri hanno una catena respiratoria diversa dal solito e sono anerobi obbligati. Batteri di questo tipo sono:

  • Omoacetogeni: sono così definiti perché utilizzano l’idrogeno come donatore di equivalenti riducenti e anidride carbonica come accettore. In conseguenza del trasferimento di elettroni tra H e CO2 si genera acido acetico (acetato).
  • Metanogeni: anche questi utilizzano idrogeno come donatore di equivalenti riducenti e anidride carbonica come accettore. In conseguenza del trasferimento di elettroni tra H e CO2 si genera metano.

Questi batteri quindi usano idrogeno molecolare come principale fonte di potere riducente.

I metanogeni posseggono coenzimi insoliti grazie ai quali è resa possibile la produzione biologica di metano nell’atmosfera. Questi enzimi sono coinvolti nel processo di metanogenesi. Batteri metanogeni sono:

  • Metanobacterium,
  • Metanococcus,
  • Metanosarcina.

La funzione di questi batteri è fondamentale a livello di comunità microbica perché queste sono delle tappe fondamentali per il ciclo del carbonio. Il metano può essere usato, per esempio, dai batteri metanotrofi e da altri batteri che utilizzano derivati del metano come fonte di carbonio (già visti negli appunti precedenti). Anche nella nostra flora microbica intestinale possono essere presenti dei batteri metanogeni (unici archeabatteri presenti nella nostra flora microbica).

produzione di metano
Produzione di metano a partire da CO2: respirazione anaerobia

A partire da CO2, accettore di elettroni, e H2, donatore di elettroni questi batteri portano alla formazione di metano.

  • Grazie al coenzima metanfurano la CO2 viene ridotta a gruppo formile e si forma formil-metanfurano.
  • Il gruppo formile viene ceduto ad un altro coenzima insolito che è la metanopterina e si forma formil-metanopterina.
  • C’è un’ulteriore riduzione ad opera del coenzima F420 che acquisisce equivalenti riducenti che derivano da H2 (e passa alla forma ridotta) e li cede al gruppo formile legato alla metanopterina. Il gruppo formile viene ridotto a metilene e si forma metilen-metanopterina.
  • Il metilene viene ridotto a metile e si forma metil-metanopterina.
  • La metanopterina si allontana e cede il gruppo metile al coenzima M, che ha un gruppo SH a cui si lega il metile. Si forma il metil-CoM.
  • Il coenzima B ha la funzione di ridurre il gruppo metile a metano e di staccare il CoM dal gruppo metile. Si forma a questo punto un complesso tra il coenzima M e B che sono legati tramite un ponte disolfuro. Il ponte disolfuro verrà poi ridotto grazie a 2H e si riforma CoM-SH e CoB-SH e il ciclo può ricominciare.
    Quest’ultima fase è catalizzata dal complesso della metil-reduttasi, detto anche F430. Questo complesso genera a livello della membrana plasmatica una forza proton motrice (un gradiente protonico) che porta alla formazione di ATP. Proprio per questo motivo assimiliamo questo processo ad un processo di respirazione anaerobia (anche se è molto diverso).

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