La cella a combustibile microbica potrebbe rilevare la vita non basata sul carbonio, affermano i fisici

Se la vita esiste su altri pianeti o lune del Sistema Solare, che tipo di esperimento dovremmo inviare per rilevarla?

Questo risulta essere un problema spinoso. Negli anni '70, le sonde Viking della NASA hanno condotto tre esperimenti su Marte progettati specificamente per cercare la vita. Con grande stupore di tutti, questi esperimenti hanno restituito risultati positivi.

Ma le celebrazioni si sono presto inasprite quando gli scienziati hanno deciso di scartare i risultati sulla base del fatto che non erano stati causati dalla vita ma dal grave ambiente ossidante su Marte. Il risultato è stato un falso positivo (anche se non tutti sono d'accordo su questo).

Da allora, nessuna sonda ha condotto esperimenti per rilevare la vita. Invece, l'accento è stato posto sulla raccolta di prove sulle condizioni in cui la vita microbica potrebbe prosperare.

Oggi, Ximena Abrevaya e compagni dell'Università di Buenos Aires in Argentina suggeriscono una soluzione a questo problema. Dicono che una cella a combustibile microbica può rilevare la vita in un modo completamente indipendente dalla sua composizione chimica. L'unico presupposto è che la forma di vita in questione debba prendere energia chimica dall'ambiente e usarla per alimentare i processi della vita, in altre parole, che deve metabolizzare.

Abrevaya e co hanno testato proprio una tale cella a combustibile che dicono possa fare il lavoro. Il loro dispositivo è costituito da un anodo e un catodo separati da una membrana attraverso la quale possono passare i protoni. l'anodo è incorporato nel mezzo in esame, come il suolo marziano.

L'idea è che i processi metabolici, ovunque si siano evoluti, devono dipendere da reazioni redox che generano elettroni e protoni. L'anodo della cella a combustibile cattura gli elettroni generati in questo processo mentre i protoni passano attraverso la membrana, completando il circuito. Quindi la quantità di corrente che scorre è un indicatore diretto della quantità di vita presente.

Il team argentino ha testato il dispositivo confrontando i risultati che produce dal terreno contenente vita con lo stesso terreno dopo che è stato sterilizzato. E lo hanno fatto con creature che rappresentano archaea, batteri ed eukarya, i tre domini della vita.

Di particolare interesse è l'archea che hanno testato: Natrialba magadii, un microrganismo isolato dal lago Magadii in Kenya che sopravvive in condizioni di estrema salinità, come quelle che possono esistere su Marte e in altri luoghi.

Il team dice che i risultati sono stati positivi. La potenza e la densità di corrente erano molto più alte quando l'anodo era incorporato in campioni di terreno contenenti vita rispetto a campioni che erano stati sterilizzati, dicono.

Ciò rende le cellule combustibili microbiche un candidato interessante per gli esperimenti di exolife. Un lander su Marte che trasporta una cella a combustibile microbica prenderebbe semplicemente due campioni di terreno, ne sterilizzava uno riscaldandolo e poi li testava entrambi.

La cosa bella di questo approccio è che la vita non deve nemmeno essere basata sul carbonio. A differenza degli esperimenti vichinghi, la nostra metodologia non richiede l'esistenza di una vita basata sul carbonio, affermano gli argentini

Quello che la squadra argentina non discute in questo lavoro sono però le condizioni che potrebbero dare falsi positivi. È possibile che il riscaldamento di un campione di terreno altrimenti sterile possa modificarne la chimica in modo tale da ridurre la potenza che scorre attraverso la cella a combustibile. Solo come eliminare questo tipo di falso positivo richiederà più lavoro.

Nel frattempo, forse il modo migliore per trovare prove di vita microbica su altri pianeti è studiare la composizione dell'atmosfera, come sottolineato da James Lovelock negli anni '60. La sua idea è che nel corso di centinaia di milioni di anni qualsiasi microrganismo cambierà l'atmosfera del suo pianeta.

Ciò dovrebbe produrre un'atmosfera con una firma chimica distintiva che è ben al di fuori delle normali aspettative termodinamiche. Questo è certamente vero sulla Terra: l'ossigeno e il metano nella nostra atmosfera sono un segno sicuro della vita che lo ha prodotto.

Lovelock ha affermato che non appena ha visto le prime analisi chimiche dell'atmosfera marziana, che hanno mostrato che si tratta del 95% di anidride carbonica, ha capito che non poteva essere stata creata dalla vita.

Il che significa che il posto migliore per testare un esperimento di exolife con celle a combustibile microbiche è da qualche altra parte. Titano, qualcuno?

Rif: arxiv.org/abs/1006.1585 : Celle a combustibile microbiche applicate al rilevamento metabolico della vita extraterrestre

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