Come la nostra mano sinistra non è sovrapponibile alla destra anche se sono un'immagine speculare quasi perfetta l'una dell'altra, nelle chimica esiste una proprietà che in base alla quale un oggetto rigido (o di una disposizione spaziale di punti o atomi) di essere non sovrapponibile alla sua immagine speculare. Si chiama chiralità. Anche le molecole sono chirali, incluse la maggior parte delle molecole nelle cellule degli organismi viventi, come il DNA. Tuttavia, a differenza delle mani che formano comunque una coppia sinistra e destra, le molecole della vita si presentano quasi esclusivamente nella loro versione "mancina" o "destrimana". Sono cioè omochirali, come si dice in gergo. Questa caratteristica è tipica della vita e quindi, può essere considerata una biofirma.

Nell'ambito del progetto MERMOZ, un team internazionale guidato dall'Università di Berna e dal NCCR PlanetS, è ora riuscito a rilevare questa firma da una distanza di 2 chilometri e a una velocità di 70 hilometri orari.

 

Lo strumento che riconosce la materia vivente

"Quando la luce viene riflessa dalla materia biologica, una parte delle onde elettromagnetiche viaggerà in spirali in senso orario o antiorario. Questo fenomeno è chiamato polarizzazione circolare ed è causato dall'omochiralità della materia biologica. Spirali di luce simili non vengono prodotte da abiotici non natura viventi", ha detto il primo autore dello studio Lucas Patty, ricercatore MERMOZ presso l'Università di Berna e membro del NCCR PlanetS. Tuttavia, misurare questa polarizzazione circolare è impegnativo. Il segnale è piuttosto debole e in genere costituisce meno dell'1% della luce riflessa
Per misurarlo, il team ha sviluppato un dispositivo dedicato chiamato spettropolarimetro, che consiste in una telecamera dotata di speciali lenti e ricevitori in grado di separare la polarizzazione circolare dal resto della luce. Eppure, anche con questo elaborato dispositivo, i nuovi risultati sarebbero stati impossibili fino a poco tempo fa. "Solo 4 anni fa, potevamo rilevare il segnale solo da una distanza molto ravvicinata, circa 20 centimetri, e per farlo dovevamo osservare lo stesso punto per diversi minuti", ha ricordato Patty.

 

Misure utili sulla Terra e nello spazio

Il team ha dimostrato che con questo strumento dedicato, chiamato FlyPol, poteva distinguere campi erbosi, foreste e aree urbane da un elicottero in rapido movimento, in pochi secondi. Gli scienziati sono stati perfino in grado di rilevare il segnale di polarizzazione proveniente dalle alghe nei laghi. Ed ora, cercano di andare oltre.

"Il prossimo passo che speriamo di fare è eseguire rilevamenti simili dalla Stazione Spaziale Internazionale (ISS), guardando la Terra. Ciò ci consentirà di valutare la rilevabilità delle biofirme su scala planetaria. Questo passaggio sarà decisivo per consentire la ricerca della vita dentro e oltre il nostro Sistema Solare usando la polarizzazione", ha spiegato Brice-Olivier Demory, ricercatore principale e coautore di MERMOZ, professore di astrofisica all'Università di Berna e membro del NCCR PlanetS.

L'osservazione sensibile di questi segnali di polarizzazione circolare non è importante solo per le future missioni di rilevamento della vita. Lucas Patty ha aggiunto: "Poiché il segnale è direttamente correlato alla composizione molecolare della vita e quindi al suo funzionamento, può anche offrire preziose informazioni complementari nel telerilevamento della Terra". Può ad esempio fornire dati sulla deforestazione o sulle malattie delle piante. Potrebbe anche essere possibile implementare la polarizzazione circolare nel monitoraggio delle fioriture algali tossiche, delle barriere coralline e degli effetti dell'acidificazione su di esse.