Uno degli obiettivi della ricerca astrobiologica è individuare la presenza di eventuali forme di vita oltre la Terra. Per farlo, gli scienziati cercano su pianeti e satelliti le cosiddette biofirme, tracce chimiche in grado di indicarne l’esistenza.
L’esperienza degli ultimi decenni mostra che queste ricerche sono tutt’altro che semplici, soprattutto per la possibilità di interpretare erroneamente un segnale. Da questo punto di vista, gli astrobiologi sono ben consapevoli del rischio di ottenere risultati falsi positivi, cioè segnali che suggeriscono erroneamente la presenza di vita laddove in realtà non c’è. Esiste tuttavia un problema speculare, forse meno discusso ma altrettanto insidioso: quello dei falsi negativi, ovvero risultati che indicano l’assenza di vita anche quando essa è presente.
Illustrazione artistica che mostra ipotetiche biofirme rilevabili sulla superficie di un corpo celeste: Crediti: Nasa
In un recente articolo di prospettiva, un team di ricercatori guidato dall’Università di Amsterdam invita a prestare maggiore attenzione a questi “risultati mancati”, che potrebbero farci perdere di vista proprio ciò che stiamo cercando. Lo studio, pubblicato su Nature Astronomy, propone lo sviluppo di una strategia di ricerca sistematica che tenga conto esplicitamente del rischio di ottenere falsi negativi, sia nella progettazione delle future missioni spaziali sia nei modelli probabilistici utilizzati per interpretare le biofirme. L’obiettivo è evitare uno degli errori più insidiosi dell’astrobiologia: scambiare l’assenza di evidenze per evidenza dell’assenza di vita
Falsi negativi: il rischio che non vediamo
La ricerca di vita extraterrestre, spiegano i ricercatori nella pubblicazione, si è storicamente concentrata soprattutto sulla mitigazione dei risultati falsi positivi, trascurando il rischio dei falsi negativi. Esistono almeno quattro ragioni per cui questo accade.
La prima ragione è che, a differenza di altri ambiti scientifici – come l’epidemiologia o la sicurezza ambientale, dove i falsi negativi possono mascherare potenziali pericoli o contaminanti – in astrobiologia essi non producono conseguenze immediate o acute. Non vengono quindi considerati una priorità di ricerca, pur rappresentando occasioni mancate di scoperta.
La seconda ha a che fare con l’eccessiva cautela nei confronti dei falsi positivi, che rischia di aumentare involontariamente il numero dei falsi negativi. La scoperta della vita rappresenta un’affermazione straordinaria ed è quindi fondamentale fare tutto il possibile per evitare interpretazioni errate, sottolineano i ricercatori. Tuttavia, se si cercano soltanto biofirme rarissime e inequivocabili, oppure se la spiegazione biologica viene considerata solo come “l’ultima ipotesi”, molte tracce autentiche potrebbero essere ignorate.
La terza ragione riguarda il fatto che “assenza di prove” non significa automaticamente “prova dell’assenza”. Il mancato rilevamento di biofirme non implica necessariamente che la vita in quell’ambiente non esista. Tuttavia, se l’ipotesi dell’esistenza della vita deve essere falsificabile – deve cioè poter essere smentita dai dati – deve esistere un punto dell’indagine oltre il quale la probabilità della sua presenza possa essere considerata trascurabile. In questo contesto, considerare esplicitamente le possibili fonti di falsi negativi è essenziale per definire quel limite ed evitare supposizioni circa il fatto che gli astrobiologi stiano “mantenendo l’ambiguità” per continuare a sostenere i propri programmi di ricerca.
La quarta, infine, riguarda le implicazioni scientifiche e politiche. Secondo i ricercatori, infatti, i risultati falsi negativi possono distorcere sia le valutazioni scientifiche sia le decisioni strategiche, offrendo un quadro incompleto o fuorviante degli ambienti extraterrestri. Da questo punto di vista, la mancata rilevazione di biofirme o indicatori di abitabilità può portare a due errori: da un lato, i ricercatori potrebbero declassare determinati obiettivi e strumenti nei programmi di esplorazione, trascurando ambienti che potrebbero in realtà ospitare vita oltre le nostre attuali capacità di rilevamento; dall’altro, i responsabili politici potrebbero autorizzare uno sfruttamento prematuro delle risorse sui corpi planetari, rischiando la distruzione irreversibile di eventuali ecosistemi ancora non rilevati e quindi non protetti.
Marte e il “caso Viking”: un sospetto che ritorna
Secondo gli scienziati, un esempio storico di un possibile risultato falso negativo è offerto dalle missioni Viking della Nasa, le prime a cercare direttamente segni di vita su Marte. I lander Viking erano equipaggiati sia con strumenti per identificare molecole organiche sia con esperimenti biologici destinati a rilevare eventuali processi metabolici attivi. All’epoca, il gascromatografo-spettrometro di massa a bordo delle sonde non rilevò inequivocabilmente composti organici marziani, identificando soltanto clorometano e diclorometano, interpretati dai ricercatori come contaminanti terrestri. Questo risultato contribuì a rafforzare l’idea che Marte fosse un mondo sterile. Decenni più tardi, tuttavia, la missione Phoenix individuò nel suolo marziano sali di perclorato. Questa scoperta ha suggerito che il riscaldamento dei campioni effettuato dagli strumenti Viking potrebbe aver distrutto eventuali molecole organiche presenti, trasformandole proprio nei composti osservati e interpretati come contaminanti.
Scattata dal lander Viking 1 poco dopo l’atterraggio su Marte, questa immagine è la prima fotografia mai scattata dalla superficie marziana. Fu ripresa il 20 luglio 1976. Gli obiettivi principali della missione Viking, composta da due sonde spaziali, erano ottenere immagini ad alta risoluzione della superficie marziana, caratterizzare la struttura e la composizione dell’atmosfera e della superficie e cercare prove di vita su Marte. Crediti: Nasa
Insomma, l’apparente assenza di sostanze organiche su Marte potrebbe essere stata in realtà un falso negativo. E a rafforzare questa ipotesi sono arrivate anche le osservazioni dello strumento Sam (Sample Analysis at Mars) a bordo del rover Curiosity, che ha rilevato molecole organiche nella regolite e nelle rocce sedimentarie marziane.
Dove si nasconde il rischio
Secondo gli autori, il rischio di incappare in risultati falsi negativi può emergere in ogni fase della ricerca di vita extraterrestre. Spesso si dà per scontato che, se la vita esiste, debba essere sufficientemente “abbondante” o attiva da produrre segnali chiaramente osservabili con gli strumenti a nostra disposizione. Ma questa ipotesi potrebbe essere troppo ottimistica. Diversi studi recenti, sottolineano i ricercatori, mostrano che la scienza ha probabilmente sovrastimato i limiti minimi di dimensione, crescita e attività metabolica necessari a sostenere la vita, persino qui sulla Terra.
Un altro problema riguarda il luogo stesso in cui cerchiamo la vita. Le nostre idee sui limiti fisico-chimici dell’abitabilità potrebbero infatti portarci a escludere ambienti che, in realtà, sarebbero perfettamente adatti a ospitare organismi viventi. Le scoperte fatte negli ultimi decenni sulla Terra hanno continuamente ampliato i confini della vita conosciuta: dai microrganismi nelle Dry Valleys in Antartide, fino ai vasti ecosistemi microbici della crosta terrestre e delle sorgenti idrotermali oceaniche. Il problema, osservano i ricercatori, è che ambienti di questo tipo su altri pianeti sarebbero quasi invisibili.
Anche quando la vita produce delle tracce teoricamente ben rilevabili, inoltre, non è affatto detto che queste riescano a conservarsi nel tempo. Tutti gli organismi viventi lasciano biofirme, ma solo una minima parte di queste evidenze sopravvive intatta. Molecole organiche e strutture biologiche possono degradarsi o trasformarsi. Per questo motivo, sottolineano gli autori, la ricerca di biofirme non può limitarsi a segnali perfettamente conservati, ma deve includere anche i cosiddetti “proxy”, cioè tracce alterate o degradate ma ancora diagnostiche.
Nemmeno le biofirme atmosferiche sono immuni da questo problema: i segnali biologici possono essere mascherati dall’ambiente circostante o sovrapporsi a fenomeni completamente abiologici. In altri casi, sarebbe invece possibile osservare un segnale biologico senza riconoscerlo come tale, semplicemente perché il contesto planetario non è ancora sufficientemente compreso.
Secondo i ricercatori, per evitare questi errori sarà necessario sviluppare modelli sempre più sofisticati, capaci di descrivere in che modo l’ambiente possa alterare, nascondere o distorcere gli eventuali segnali biologici.
A tutto questo, continuano gli scienziati, si aggiungono poi i limiti degli strumenti e delle tecniche di rilevazione. I metodi attuali potrebbero non riuscire a identificare la vita non perché essa sia assente, ma perché le tecnologie sono troppo limitate o troppo “terrestri”. Le strategie di campionamento e analisi, infatti, sono state sviluppate sulla base della biologia terrestre e potrebbero non essere completamente adatte a contesti extraterrestri. Inoltre, eventuali tracce biologiche potrebbero confondersi con il rumore statistico e oppure trovarsi al di sotto della soglia di sensibilità degli strumenti.
Esistono infine limiti che potrebbero essere inevitabili, osservano i ricercatori. È possibile infatti osservare un pianeta nel momento sbagliato, da un’angolazione che nasconde le regioni più interessanti. Oppure la vita potrebbe trovarsi in ambienti fisicamente inaccessibili, come il sottosuolo profondo o oceani nascosti sotto chilometri di ghiaccio.
Per tutte queste ragioni, concludono gli autori, affrontare seriamente il problema dei falsi negativi è essenziale. Riconoscere ciò che potremmo non essere riusciti a vedere è una parte fondamentale della ricerca della vita oltre la Terra. E per questo propongono di sviluppare una vera e propria strategia dedicata ai falsi negativi, che includa un ampliamento del concetto di abitabilità, una documentazione esplicita dei limiti degli strumenti e la possibilità di reinterpretare i dati raccolti alla luce di tecnologie più avanzate e quadri teorici più aggiornati.
Per saperne di più:
- Leggi su Nature Astronomy l’articolo “False negatives in the search for extraterrestrial life” di Inge Loes ten Kate, Mickael Baqué, Vinciane Debaille, John Lee Grenfell, Nozair Khawaja, Fabian Klenner, Yannick J. Lara, Sean McMahon, Christophe Malaterre, Keavin Moore, Lena Noack, C. H. Lucas Patty, Frank Postberg e Emmanuelle J. Javaux