Un’idea folle: microbi per esplorare gli esopianeti

Sono piccoli, leggeri e adattabili e possono riprodursi a un ritmo che le macchine create dall’uomo non saranno mai in grado di replicare.

Quindi, sebbene le sonde e i rover siano stati finora in prima linea nell’esplorazione del nostro sistema solare, Church ritiene che dovranno cedere il passo man mano che ci spostiamo ulteriormente nello spazio. Il viaggio astrale appartiene ai microbi.

Un professore dalle idee folli

George Church ha presentato la sua visione in un modo nuovo Materiale scientificoNon è la prima volta che suscita scalpore con progetti inaspettati, come l’uso della tecnologia genetica per ricreare i mammut.

Church, 69 anni, è noto per il suo approccio ingegneristico all’ingegneria genetica ed è una delle forze trainanti dietro lo sviluppo della pionieristica tecnologia genetica CRISPR.

Attraverso la visione della biosonda, Church combina la sua esperienza nell’ingegneria genetica con il suo interesse per i viaggi spaziali. E anche se questa volta può sembrare che stia pensando un po’ più in grande, la sua idea in realtà è quella di pensare il più in piccolo possibile.

La chiesa è stata ispirata da un altro progetto, Trucco Starshot, lanciato nel 2016 dal fisico Stephen Hawking e altri. Il progetto mira a inviare un migliaio di piccole sonde chiamate StarChips verso gli esopianeti più vicini entro il 2050.

Le sonde StarChip peseranno solo circa un grammo e verranno lanciate utilizzando le cosiddette vele solari alimentate da potenti laser qui sulla Terra. I ricercatori sperano che i sensori riescano a raggiungere circa il venti per cento della velocità della luce.

L’obiettivo è la stella più vicina, Proxima Centauri, situata nel sistema Alpha Centauri. Gli astronomi hanno scoperto due esopianeti attorno alla stella, uno dei quali, Proxima Centauri b, ha all’incirca le dimensioni della Terra.

Poiché Proxima Centauri si trova a 4,2 anni luce di distanza, l’arrivo della sonda è previsto tra circa 21 anni. In confronto, una normale sonda spaziale come la Voyager 1, che ha appena lasciato il sistema solare, impiegherebbe più di 70.000 anni per percorrere la stessa distanza.

Il suo successo dipende principalmente dal successo dei ricercatori che hanno sviluppato Breakthrough Starshot nello sviluppo dell’elettronica ultraleggera. Ogni StarChip, come vengono chiamati i sensori, dovrebbe essere più piccolo di una carta di credito e contenere processori, fotocamere, alimentatori e trasmettitori radio che insieme pesano meno di un grammo.

Church ritiene che i sensori potrebbero essere resi molto più leggeri utilizzando i microbi invece dell’elettronica.

La biologia batte la tecnologia

Il peso ridotto offre molti vantaggi. Innanzitutto, i cannoni laser che sparano i tentacoli non devono essere così potenti e le vele solari possono essere molto più piccole. Ciò rende il lancio di ciascuna sonda molto più economico.

Una sonda elettronica, del peso di un grammo, richiede una vela solare di circa dieci metri quadrati. La stessa vela potrebbe lanciare una capsula contenente mille miliardi di batteri, e ogni singola cellula è essenzialmente una sonda a sé stante.

Secondo Church, riducendo il numero di microbi in ciascuna capsula e rendendola più leggera, potremmo lanciare un miliardo di sonde in più, nella stessa quantità di una singola missione Breakthrough Starshot, e raggiungere molti più esopianeti.

Ma c’è un altro vantaggio cruciale. Mentre le sonde StarChip hanno solo un attimo per osservare l’esopianeta mentre sfreccia, la biosonda sarà in grado di rallentare e atterrare proprio perché è così leggera.

L’idea è quella di utilizzare una vela solare come ombrello e sfruttare la contropressione creata dalla luce proveniente dalla stella dell’esopianeta, Proxima Centauri. In questo modo, la sonda perderà velocità sufficiente per atterrare dolcemente sulla superficie del pianeta, in modo da non distruggere il contenuto microbico.

“Una sonda che raggiunge la Terra è molto più preziosa di una che vola su una lunga distanza e in un tempo molto breve”, dice Church alla rivista Science.

Una volta che i microbi atterrano su Proxima Centauri b, il loro primo compito è sopravvivere nell’ambiente alieno e riprodursi.

Ecco il ruolo dell’ingegneria genetica. Church ritiene che sia possibile fornire ai microbi geni che diano loro buone possibilità di sopravvivere al lungo viaggio nello spazio e di prosperare nelle condizioni presenti sull’esopianeta.

Nell’articolo fornisce una serie di esempi di batteri, funghi e alghe che possono fornire i geni necessari.

I microbi appositamente sviluppati devono essere in grado di resistere a tutto, da grandi dosi di radiazioni cosmiche e temperature estreme ad ambienti estremamente secchi.

I microbi devono anche essere in grado di far fronte a una minore luce solare e forse a un minore accesso agli elementi che sono alla base della vita sulla Terra.

Per riprodursi, la maggior parte dei microrganismi ha bisogno di almeno dieci elementi diversi, ma Church ritiene che questo numero possa essere ridotto sottoponendo i microbi a un’evoluzione artificiale in laboratorio, dove vengono privati ​​uno per uno.

Lampi di luce rivelano le scoperte

In breve, gli astronauti microscopici devono essere preparati a tutto, perché le condizioni sull’esopianeta sono sconosciute. Queste sono esattamente le condizioni su cui sono stati inviati per indagare.

Pertanto, deve contenere sensori sotto forma di recettori che registrano fattori ambientali come temperatura, pressione e pH.

Infine, i microbi devono ovviamente essere in grado di inviare messaggi sulle loro scoperte agli scienziati sulla Terra. Secondo Church la soluzione più semplice è utilizzare quella che viene chiamata bioluminescenza, cioè la luce generata da processi biochimici.

Nel mare, ad esempio, grandi gruppi di alghe creano il cosiddetto moiré attraverso la bioluminescenza.

Allo stesso modo, i microbi sull’esopianeta potrebbero inviare collettivamente segnali ottici contenenti informazioni su ciò che rilevano i loro recettori. Se due tipi di microbi sono dotati di recettori diversi, possono essere progettati per trasmettere a frequenze luminose diverse.

Nel 2021 la pioggia Gli scienziati americani ritengono che sarà effettivamente possibile per noi rilevare la luce proveniente dalla superficie di un pianeta extrasolare.

I ricercatori hanno immaginato che Proxima Centauri emetta tanta luce artificiale quanta ne emette quella terrestre. I risultati hanno mostrato che se la luce fosse focalizzata in una banda di frequenza stretta, il telescopio James Webb sarebbe in grado di rilevarla.

Quindi Church crede che saremo in grado di rilevare segnali luminosi provenienti dai microbi sull’esopianeta. Ciò, ovviamente, presuppone che si sia diffuso su vaste aree, ma è possibile che sia così.

Se le condizioni sono ideali e i microbi non incontrano nemici o concorrenti, calcola Church, possono riprodursi così rapidamente da formare un unico strato su un’intera superficie in 124 ore, meno di una settimana.

Se l’idea sia realistica o pura fantascienza potrebbe presto diventare chiaro. Church ritiene che sia già tecnicamente possibile iniziare i primi esperimenti che potrebbero essere effettuati nel nostro sistema solare, ad esempio su un asteroide.

“Il periodo di tempo per i test a breve termine potrebbe essere solo di pochi anni. Dopodiché, ci vorranno altri dieci anni prima di poter inviare microbi alle stelle più vicine e lasciarli chiamare casa.”

Se la visione di George Church si avverasse, non saremo i primi terrestri a viaggiare verso le stelle. Questo onore andrà ai microrganismi, che sono geneticamente molto più attrezzati per svolgere il lavoro.