La kilonova di maggio fu il vagito di una magnetar

Un articolo in uscita oggi su ApJ riporta le osservazioni della kilonova più luminosa di sempre. L’analisi dei dati nell’infrarosso indica che potrebbe trattarsi dell’esplosione associata alla formazione di una magnetar, sfidando le teorie correnti su ciò che accade negli istanti successivi all’emissione di un lampo di raggi gamma corto prodotto dalla coalescenza di due stelle di neutroni

Illustrazione artistica di un lampo di raggi gamma corto come Grb 200522A, il risultato di ciò che gli scienziati hanno confermato essere la kilonova più luminosa mai osservata. Crediti: Nasa, Esa e D. Player (Stsci)

Prima si avvicinano. A un certo punto iniziano a ruotare una intorno all’altra in una sorta di balletto cosmico. Infine si fondono formando un nuovo oggetto celeste: è quello che può accadere a due stelle di neutroni – relitti stellari estremamente densi – che orbitano vicine. Quando ciò si verifica, la fusione delle due stelle massicce comporta che il sistema esploda sotto forma di kilonova – un gioco d’artificio mille volte più luminoso di una nova (l’evento legato all’esplosione di una nana bianca) – emettendo radiazione gravitazionale e radiazione elettromagnetica a tutte le frequenze – dal radio al gamma, passando per l’ottico – che i telescopi da terra e dallo spazio possono rilevare.

Il 22 maggio scorso gli scienziati hanno rilevato un intenso ed energetico lampo di luce gamma (gamma ray burst, in inglese) prodotto proprio dalla fusione di due stelle di neutroni, che ha viaggiato per 5.47 miliardi di anni prima raggiungerci. Utilizzando diversi telescopi da terra e dallo spazio, sono state rilevate, dal radio all’X, le emissioni residue che si sono verificate dopo il breve flash, chiamato Grb 200522A, il che ha portato due scoperte.
La prima è che l’esplosione di kilonova avvenuta a seguito della fusione delle due stelle di neutroni è da record: è infatti la più luminosa mai registrata.
La seconda è che l’oggetto celeste prodotto dalla coalescenza non è un buco nero – l’unico oggetto che si credeva potesse formarsi da una simile fusione – ma molto probabilmente una magnetar (dalla contrazione magnetic-star): una stella di neutroni estremamente magnetizzata. Risultati, questi, riportati in un articolo pubblicato oggi su The Astrophysical Journal.

Tutto è cominciato con la rilevazione del lampo gamma da parte del Burst Alert Telescope (Bat) a bordo del Neil Gehrels Swift Observatory della Nasa. All’alert sono presto seguite le osservazioni di follow-up dell’afterglow (le emissioni di raggi X e ottiche che seguono per qualche ora il lampo gamma) della kilonova e della galassia ospite con altri telescopi, tra i quali il telescopio spaziale Hubble, il Very Large Array (Vla), il Global Telescope dell’Osservatorio di Las Cumbres (Lcogt) e i telescopi Keck I e II dell’Osservatorio WM Keck.

Proprio le osservazioni nell’infrarosso della kilonova da parte di Hubble hanno fatto drizzare le orecchie agli scienziati: l’emissione registrata dal telescopio era infatti molto più luminosa del previsto: circa 12 volte più luminosa della kilonova associata all’evento di onde gravitazionali Gw 170817 e, più in generale, significativamente più luminosa di qualsiasi kilonova mai osservata.

Gli scienziati sospettano da tempo che i lampi di raggi gamma “corti” – esplosioni che durano meno di due secondi – siano prodotti dalla coalescenza di stelle di neutroni. Da un simile abbraccio non si aspettavano però di osservare una kilonova così luminosa come quella in questione, cosa che può significare che il prodotto della fusione sia, appunto, una magnetar.

Il 22 maggio del 2020, gli scienziati hanno osservato quella che potrebbe essere la formazione di una magnetar (box 3 e 4), una stella di neutroni massiccia e altamente magnetizzata. Gli scienziati ritengono che due stelle di neutroni si siano scontrate (box 1), provocando un’esplosione colossale – la kilonova (box 2) – lasciando la magnetar come residuo. Crediti Nasa, Esa e D. Player (Stsci)

«Hubble è in grado di captare l’emissione infrarossa che risulta dalla creazione di elementi pesanti – come oro, platino e uranio – durante una collisione di stelle di neutroni», sottolinea Edo Berger, astronomo dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e responsabile scientifico del programma Hubble.

«Queste osservazioni non si adattano alle spiegazioni tradizionali per i lampi di raggi gamma corti», spiega Wen-fai Fong, astronoma della Northwestern University di Evanston, Illinois, e prima autrice dello studio. «Quello che sappiamo circa l’emissione nel radio e nell’X di queste esplosioni, semplicemente non corrisponde alle osservazioni. L’emissione infrarossa che Hubble ha rilevato è troppo luminosa. Una tessera del puzzle che ricostruisce il lampo di raggi gamma che non si adatta correttamente».

Il team ha preso in esame diverse possibilità per spiegare l’insolito livello di luminosità osservato con Hubble. Secondo Berger, il pezzo del puzzle che non si adatta potrebbe nascondere la risposta a una grande domanda. «Cosa rimane di una tale collisione: una stella di neutroni più massiccia? Un buco nero? Il fatto che vediamo questa emissione infrarossa, e che sia così brillante mostra che i lampi di raggi gamma corti si formano effettivamente dalle collisioni di stelle di neutroni, ma sorprendentemente il prodotto della collisione potrebbe non essere un buco nero, ma probabilmente una magnetar».

«La spettacolare risoluzione di Hubble», conclude Fong, «è stata anche la chiave non solo per quantificare la luce proveniente dalla fusione ma anche per individuare la galassia ospite dell’esplosione».

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Luce verde per Ariel: studierà le atmosfere aliene

Entra ufficialmente in fase di realizzazione il telescopio spaziale Esa per lo studio delle atmosfere esoplanetarie, che vanta un’importante partecipazione scientifica e tecnologica dell’Italia. Il lancio è previsto nel 2029. Fra i co-principal investigators, Giusi Micela e Giuseppe Malaguti dell’Istituto nazionale di astrofisica

Dopo un periodo di studio preliminare di cinque anni, inizia a concretizzarsi la missione Ariel (Atmospheric Remote-Sensing Infrared Exoplanet Large-survey), selezionata nel 2018 e oggi ufficialmente “adottata” dallo Space Programme Committee dell’Agenzia spaziale europea (Esa). Nei prossimi mesi, l’Esa inviterà le aziende del settore a presentare proposte per la realizzazione del veicolo spaziale, con l’assegnazione del contratto industriale attesa per la prossima estate.

Dedicata allo studio delle atmosfere di pianeti in orbita intorno a stelle diverse dal Sole, Ariel osserverà un campione variegato di esopianeti ‒ da giganti gassosi a pianeti di tipo nettuniano, super-Terre e pianeti terrestri ‒ nelle frequenze della luce visibile e dell’infrarosso. Sarà la prima missione spaziale a realizzare un “censimento” della composizione chimica delle atmosfere planetarie, fornendo indizi fondamentali per comprendere i meccanismi di formazione ed evoluzione dei pianeti al di là del Sistema solare, inquadrare a pieno il ruolo del nostro sistema planetario nel contesto cosmico, e affrontare i complessi quesiti riguardanti l’origine della vita nell’universo.

La missione Ariel è stata sviluppata da un consorzio che vede la partecipazione di oltre cinquanta istituti di 17 nazioni europee, nonché un contributo esterno della Nasa, coordinato da Giovanna Tinetti dello University College di Londra. L’Italia, con il sostegno e il coordinamento dell’Agenzia spaziale italiana, è tra i principali contributori ed esprime due co-principal investigators, Giusi Micela dell’Inaf di Palermo e Giuseppe Malaguti dell’Inaf di Bologna, supportati da un team che include numerosi altri scienziati e strutture dell’Inaf. A questa squadra si aggiungono l’Università di Firenze, dove si trova Emanuele Pace, project manager nazionale della missione, l’Istituto di fotonica e nanotecnologie del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ifn) e l’Università Sapienza di Roma.

«L’adozione della missione Ariel da parte di Esa è il risultato del grande lavoro della comunità scientifica internazionale a cui l’Italia ha dato un contributo importante. In particolare, Ariel sta dando a tanti giovani ricercatori l’opportunità di inserirsi in un progetto internazionale di grande respiro, rimanendo in Italia e crescendo scientificamente», spiega Micela. «I dati di Ariel consentiranno per la prima volta alla comunità scientifica mondiale di studiare in profondità la natura fisica di non meno di mille esopianeti e la composizione chimica delle loro atmosfere: una rivoluzione per la comprensione dell’universo in generale e per la formazione ed evoluzione dei sistemi planetari in particolare», aggiunge Malaguti.

Rappresentazione artistica di Ariel in volo verso L2, a 1.5 milioni di km dalla Terra. Crediti: Esa/Stfc Ral Space/Ucl/Europlanet-Science Office

«Ariel è la terza missione dell’Esa, dopo Cheops e Plato, dedicata allo studio dei pianeti extra-solari e garantirà», sottolinea Barbara Negri, capo Unità osservazione ed esplorazione universo di Asi, «il consolidamento della leadership europea nell’ambito di questa nuova tematica scientifica. L’Italia ha un eccellente background scientifico e industriale in questo campo, derivato dalla partecipazione alle missioni Cheops e Plato. La partecipazione alla missione Ariel permetterà alla comunità scientifica e all’industria nazionale di valorizzare ulteriormente le conoscenze e le capacità acquisite».

L’occhio di Ariel, un telescopio con uno specchio ellittico di un metro di diametro per raccogliere la luce visibile e infrarossa proveniente dai lontani sistemi planetari, sarà realizzato in Italia, così come l’elettronica di bordo. Scomponendo la luce in tutti i suoi “colori” mediante gli spettrometri di bordo sarà possibile identificare gli elementi chimici presenti nelle atmosfere degli esopianeti osservati durante il loro passaggio, o transito, davanti o dietro la stella ospite.

Della serie di satelliti Esa per lo studio dei pianeti extrasolari, ciascuno dei quali si occupa di un aspetto specifico in questo campo di ricerca in fase di grande crescita, Cheops è stato lanciato alla fine del 2019 e ha da poco ottenuto i primi risultati scientifici. Seguiranno Plato nel 2026 e Ariel nel 2029.

Ariel sarà lanciato con un razzo Ariane 6 dalla base Esa di Kourou, nella Guyana francese, e messo in orbita intorno al punto di Lagrange 2 (L2), un punto di equilibrio gravitazionale a 1,5 milioni di chilometri dalla Terra, nella direzione opposta a quella del Sole. Da questa posizione, il telescopio avrà una visione chiara di tutto il cielo per scrutare in dettaglio esopianeti già scoperti da altri osservatori. Lo stesso lancio porterà nello spazio anche Comet Interceptor, un’altra missione Esa che studierà da vicino, per la prima volta, una cometa primordiale.

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In cerca di stelle binarie con esopianeti abitabili

Ci sono pianeti abitabili nei sistemi di stelle binarie? Questo l’argomento al centro dello studio pubblicato oggi sulla rivista The Astrophysical Journal, firmato da quattro ricercatori Inaf. Il gruppo ha analizzato in maniera sistematica la capacità di sistemi stellari binari di ospitare esopianeti nella cosiddetta fascia di abitabilità, una particolare zona all’interno di ogni sistema in cui un pianeta potrebbe ospitare forme di vita grazie all’esistenza di acqua in forma liquida.

Rappresentazione artistica di un esopianeta che orbita attorno a due stelle. Crediti: Nasa’s Goddard Space Flight Center/Chris Smith

Un gruppo di ricercatori dell’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf) ha studiato in maniera sistematica la capacità di sistemi stellari binari di ospitare esopianeti nella cosiddetta fascia di abitabilità, una particolare zona all’interno di ogni sistema in cui un pianeta potrebbe ospitare forme di vita grazie all’esistenza di acqua in forma liquida. Il team, guidato da Paolo Simonetti e da Giovanni Vladilo, è stato il primo a studiare l’abitabilità attorno a stelle binarie in modo sistematico, utilizzando una popolazione simulata di sistemi binari rappresentativa della popolazione realmente presente nella Via Lattea. Tra le altre cose, hanno dedotto la possibilità di avere zone abitabili fino a 10 volte più ampie rispetto a quelle di sistemi stellari singoli. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal.

Circa il 40 per cento delle stelle della Via Lattea sono inserite in un sistema binario, formato da due stelle che orbitano attorno ad un baricentro comune. In un sistema binario i pianeti possono orbitare attorno a entrambe le stelle (orbita circumbinaria) oppure attorno a una delle due stelle (orbita circumbinaria). Per stimare l’effettiva abitabilità di tali orbite si è tenuto conto che nei sistemi binari esistono regioni di instabilità in cui, se si formasse un pianeta, questo verrebbe prima o poi distrutto o espulso dal sistema. 

«Nel nostro articolo», spiega Simonetti, dottorando all’Università di Trieste e associato presso l’Inaf della medesima città, «abbiamo studiato la probabilità che un sistema binario possieda una fascia di abitabilità circumbinaria e/o delle fasce di abitabilità circumstellari. Per fare questo, al computer è stata generata una popolazione di sistemi binari, scegliendo la massa delle due stelle, la loro separazione e la loro eccentricità dalle distribuzioni osservate di queste quantità. In questo modo, la popolazione di stelle riproduce quella reale delle binarie della nostra galassia. A questo punto abbiamo analizzato questa popolazione, calcolando per ogni sistema la posizione delle zone abitabili e delle regioni di instabilità. Se in un certo sistema la regione di instabilità si sovrappone alla zona abitabile, allora in quel sistema non ci potranno essere pianeti abitabili. Al contrario, se la regione di instabilità e la zona abitabile sono ben lontane l’una dall’altra, allora il sistema può potenzialmente ospitare un pianeta in grado di sostenere la vita, come la Terra». 

Dai dati raccolti, gli esperti hanno potuto confermare che le zone abitabili circumstellari sono comuni, tra l’80 e il 90 per cento delle binarie possano supportarle. Hanno inoltre scoperto che, al contrario, le zone abitabili circumbinarie sono rare: non più del 5 per cento delle binarie ne hanno una. «Pianeti abitabili come il famoso Tatooine di Star Wars devono essere estremamente rari nella Via Lattea. Inoltre, i nostri risultati permettono di stabilire la probabilità che un sistema binario abbia una zona abitabile (circumbinaria o circumstellare) sulla base delle sue caratteristiche osservabili (masse stellari, separazione media, eccentricità) e possono così fungere da guida per le future campagne  osservative. Ad esempio, una eccentricità del sistema binario anche di poco diversa da zero fa crollare la  probabilità di trovare zone abitabili circumbinarie», osserva Simonetti.  

I ricercatori dell’Inaf hanno scoperto che le zone abitabili dei sistemi binari possono essere più ampie rispetto a quelle attorno a stelle singole di uguale classe spettrale. Quelle circumbinarie – nei rari casi in cui esistono – guadagnano fino al 40 per cento della larghezza, mentre quelle circumstellari possono essere fino a 10 volte più larghe.  Tutto questo spazio in più permette di ospitare un numero maggiore di pianeti abitabili nello stesso sistema e di avere pianeti non bloccati marealmente attorno a stelle secondarie della classe delle nane rosse

«Il blocco mareale è quel fenomeno che costringe un pianeta a dare sempre la  stessa faccia alla stella attorno a cui orbita», sottolinea Simonetti. «Questo fenomeno è tanto più probabile quanto più vicino un  pianeta orbita attorno alla sua stella. Nelle stelle di piccola massa, chiamate anche nane rosse, la zona  abitabile è così vicina da fare sì che un eventuale pianeta che vi si trovasse dentro sarebbe sicuramente  bloccato marealmente. Chiaramente dare sempre la stessa faccia alla stella può produrre un clima estremo  che rende molto meno probabile la nascita e lo sviluppo della vita». E conclude: «Quello che noi abbiamo scoperto è che, se la nana rossa fa parte di un sistema binario, può in teoria avere una zona abitabile molto più estesa. In  questo modo, un eventuale pianeta potrebbe orbitare più lontano, sfuggendo così al blocco mareale, ma essere comunque sufficientemente riscaldato da avere acqua liquida».

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“Ehi ho, ehi ho”, piccoli minatori su Marte

Arrivano i risultati dei primi esperimenti minerari che potrebbero aprire la strada a nuove tecnologie in grado di aiutare gli esseri umani a esplorare lo spazio profondo e stabilire insediamenti su mondi lontani. Il progetto si chiama BioRock ed è stato condotto dagli astronauti a bordo della Stazione spaziale internazionale, fra i quali Luca Parmitano

L’astronauta Luca Parmitano mentre colloca i bioreattori in una centrifuga a bordo della Iss. Crediti: Esa

“Ehi ho, ehi ho, nello spazio andiamo a lavorar!”, avranno cantato i microrganismi in viaggio sul razzo SpaceX (lanciato da Cape Canaveral in Florida nel luglio 2019) arrivando a bordo della Stazione spaziale internazionale (Iss), in orbita attorno alla Terra a un’altitudine di circa 400 km. Erano ospitati all’interno di diciotto “bioreattori minerari”, delle dimensioni di una scatola di fiammiferi, sviluppati in circa dieci anni dagli scienziati del Centre for Astrobiology del Regno Unito presso l’Università di Edimburgo. All’interno di ciacuna di queste “miniere in miniatura” c’erano piccoli pezzi di basalto – una roccia comune sulla Luna e su Marte – immersi in una soluzione batterica. L’esperimento, durato tre settimane, è stato condotto in condizioni di gravità simili agli ambienti di Marte e della Luna. I test eseguiti dagli astronauti sulla Iss mostrano come i batteri possano riuscire, in condizioni di microgravità, a estrarre materiali utili – metalli e minerali come ferro e magnesio, essenziali per la sopravvivenza nello spazio – dalle rocce presenti su Marte e sulla Luna.

I risultati prodotti dal team suggeriscono che i batteri potrebbero migliorare fino a circa il 400 per cento l’estrazione di terre rare – ampiamente utilizzate nelle tecnologie attuali, inclusi telefoni cellulari, computer e magneti – dal basalto dei paesaggi lunari e marziani, e sostengono l’idea che i batteri potrebbero un giorno essere usati come “piccoli minatori spaziali” per frantumare le rocce di un terreno da adibire a coltivazione o per estrarre minerali utili a rifornire sistemi di supporto vitale come quelli per la produzione di aria e acqua.

Opera d’arte naturale fluorescente che cattura la bellezza dei biofilm, la crescita di microbi sulle rocce. In questa immagine microscopica, lo Sphingomonas desiccabilis, uno dei tre batteri scelti per l’esperimento BioRock sulla Iss, cresce sul basalto. Crediti: Esa

Questi microrganismi si “nutrono” di rocce estraendo ioni in un processo naturale – chiamato, appunto, biomining. Sulla Terra il ricorso al biomining è piuttosto comune: viene utilizzato per estrarre in modo economico elementi come il rame e l’oro dalle rocce. Ora i ricercatori vogliono capire anche in che modo la microgravità influenzi l’interazione fra batteri e materiale roccioso in ambienti come la Luna, Marte e sugli asteroidi. Ma sono anche interessati agli effetti della gravità sulla crescita delle colonie di microbi qui sulla Terra.

«I nostri esperimenti supportano la fattibilità scientifica e tecnica dell’estrazione degli elementi biologicamente migliorata in tutto il Sistema solare», spiega Charles Cockell, della School of Physics and Astronomy dell’Università di Edimburgo, a capo del progetto. «Anche se non è economicamente fattibile estrarre questi elementi nello spazio per poi portarli sulla Terra, il biomining spaziale potrebbe potenzialmente favorire una presenza umana autosufficiente nello spazio. Ad esempio, i nostri risultati suggeriscono che la costruzione di miniere robotiche gestite dall’uomo nella regione Oceanus Procellarum della Luna, che ospita rocce con concentrazioni arricchite di terre rare, potrebbe essere una direzione fruttuosa per lo sviluppo scientifico ed economico con presenza umana oltre la Terra»

«I microrganismi sono molto versatili, e mentre ci spostiamo nello spazio possono essere utilizzati per realizzare una varietà di processi», dice Rosa Santomartino, ricercatrice presso la Scuola di fisica e astronomia dell’Università di Edimburgo. «L’estrazione degli elementi è potenzialmente uno di questi.»

«È meraviglioso vedere pubblicati i risultati scientifici di BioRock», dice Libby Jackson, responsabile dello Human Exploration Programme presso l’Agenzia spaziale britannica, «I risultati di esperimenti come BioRock non solo aiuteranno a sviluppare una tecnologia che consentirà agli esseri umani di esplorare ulteriormente il Sistema solare, ma aiuterà anche gli scienziati di una vasta gamma di discipline ad acquisire conoscenze che possono portare beneficio a tutti noi sulla Terra».

Per saperne di più:

  • Leggi su Nature Communications l’articolo Space station biomining experiment demonstrates rare earth element extraction in microgravity and Mars gravity, di Charles S. Cockell, Rosa Santomartino, Kai Finster, Annemiek C. Waajen, Lorna J. Eades, Ralf Moeller, Petra Rettberg, Felix M. Fuchs, Rob Van Houdt, Natalie Leys, Ilse Coninx, Jason Hatton, Luca Parmitano, Jutta Krause, Andrea Koehler, Nicol Caplin, Lobke Zuijderduijn, Alessandro Mariani, Stefano S. Pellari, Fabrizio Carubia, Giacomo Luciani, Michele Balsamo, Valfredo Zolesi, Natasha Nicholson, Claire-Marie Loudon, Jeannine Doswald-Winkler, Magdalena Herová, Bernd Rattenbacher, Jennifer Wadsworth, R. Craig Everroad e René Demets

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Così è sopravvissuto Conan il batterio

Lo spazio esterno è un ambiente ostile per qualsiasi forma di vita, ma alcuni microrganismi straordinariamente resistenti possono sopravvivere. Deinococcus radiodurans è uno di questi. Dopo un soggiorno di un anno fuori dalla Iss, il batterio si è dimostrato in grado di sopravvivere all’esposizione a lungo termine a radiazione Uv attivando diverse risposte biologiche protettive. I dettagli su Microbiome

Illustrazione artistica del batterio da record Deinococcus radiodurans, sopravvissuto a un anno di esposizione fuori dalla Stazione spaziale internazionale durante l’esperimento Tanpopo. Crediti: Tetyana Milojevic

Il Deinococcus radiodurans è un batterio. Un microscopico esserino dalla forma sferica, scoperto quasi cinquanta anni fa all’interno di cibi in scatola. Ma non un batterio qualsiasi. Dra, come lo chiamano gli addetti ai lavori, dalle iniziali del genere e della specie, è un campione di resistenza alle radiazioni, tanto da comparire nel libro dei Guinness World Records come “The Most radiation-resistant lifeform” – la “forma di vita più resistente alle radiazioni”.

Nel 2015, Dra è stato l’oggetto di un esperimento condotto a bordo della Stazione spaziale internazionale (Iss) chiamato Tanpopo. L’idea era quella di esporre fuori della stazione orbitante pannelli contenenti piastre batteriche per testarne la sopravvivenza in questo ambiente estremo. In particolare, la sopravvivenza alla radiazione con una lunghezza d’onda maggiore ai 200 nm (una lunghezza d’onda inferiore a questa comporterebbe infatti danni anche per il microorganismo).

Ma perché questa configurazione dell’esperimento? La risposta sta nel fatto che l’atmosfera marziana assorbe la radiazione Uv-C (che va da 100 a 280 nm) al di sotto dei 190–200 nm. Questo vuol dire che, qualora riuscisse a sopravvivere all’esperimento, DRA e specie affini altrettanto resistenti potrebbero potenzialmente sopravvivere anche su Marte. Non solo: tali estremofili potrebbero migrare tra i pianeti e distribuire la vita nell’universo: un concetto alla base dell’ipotesi della panspermia, o del trasferimento interplanetario della vita.

Tornando all’esperimento, i pannelli contenenti le cellule della specie batterica il 15 aprile 2015 sono stati portati sulla ISS a bordo della navicella SpaceX Dragon, lanciata da Cape Canaveral (Usa) da un razzo Falcon-9 di Space-X. Giunti a destinazione, i pannelli sono stati fissati a una struttura della Jaxa – l’Exham (Esperiment Handrail Attachment Mechanism) – che consente ai ricercatori di condurre esperimenti esposti nello spazio. Il 26 maggio 2015, l’Exham è stato fissato al braccio robotico Kibo (Japanese Experiment Module Remote Manipulator System Small Fine Arm), che ha esposto l’esperimento nello spazio a livello della Exposed Facility del Japanese Experiment Module. Dopo un anno trascorso in questa condizione, protette dalla luce Uv inferiore a 190 nm da un involucro di  diossido di silicio, il 26 agosto 2016 le cellule sono infine tornate a terra a bordo dello SpaceX Dragon C11.

Il prezioso carico biologico è stato quindi recuperato e analizzato presso i laboratori della Tokyo University of Pharmacy and Life Science (Giappone), del German Aerospace Center (Dlr, Colonia), del Vienna Metabolomics Center (ViMe) dell’Università di Vienna e del Center for Microbiome Research presso la Medical University Graz.

Immagini in microscopia elettronica a scansione di Deinococcus radiodurans dopo un anno trascorso fuori dalla Iss. Crediti: Emanuel Ott et al., Microbiome 2020

I risultati, pubblicati ora sulla rivista Microbiome,  mostrano la capacità del batterio di sopravvivere nelle condizioni sperimentali. In particolare, quando osservate al microscopio, le cellule non presentavano alcun danno morfologico. Erano evidenti solo numerose vescicole, piccoli bozzoli che emergevano dalla membrana esterna (uno degli involucri protettivi del batterio) prodotte come meccanismo di difesa.

L’analisi delle proteine espresse e dei trascritti – sequenze di Rna prodotte dalla lettura del Dna, che una volta tradotte sforneranno proteine – ha rivelato che i livelli di queste macromolecole erano molto più elevati rispetto alle cellule controllo poste qui sulla Terra. Ma non proteine e trascritti qualsiasi, bensì quelli coinvolti nella risposta protettiva allo stress ossidativo – come la putrescina e altre capaci di eliminare le specie reattive dell’ossigeno – e nella risposta ai danni al Dna prodotto da radiazioni: un meccanismo, quest’ultimo, di cui per fortuna anche noi umani siamo dotati. Si tratta di un meccanismo capace di rimuovere il piccolo pezzo di filamento di Dna che contiene i nucleotidi danneggiati – i mattoncini di cui sono costituiti i due filamenti della macromolecola – e rimpiazzarlo con uno nuovo di zecca.

Oltre a esibire una notevole resistenza alle radiazioni, poi, nel corso dell’esperimento all’esterno della Iss Deinococcus radiodurans è risultato capace di resistere anche al vuoto estremo, alle fluttuazioni di temperatura, all’essiccazione, al congelamento e alla microgravità. Se è soprannominato “Conan il batterio” un motivo c’è.

«Queste indagini ci aiutano a comprendere i meccanismi e i processi attraverso i quali la vita può esistere oltre la Terra, ampliando le nostre conoscenze su come sopravvivere e adattarsi nell’ambiente ostile dello spazio esterno», dice Tetyana Milojevic, a capo del gruppo di biochimica spaziale presso l’Università di Vienna e co-autrice dello studio. «I risultati suggeriscono che, grazie al suo efficiente sistema di risposta molecolare, la sopravvivenza di D. radiodurans nell’orbita terrestre bassa per un periodo anche più lungo sia possibile, e indicano che viaggi ancora più lunghi e più lontani siano affrontabili da organismi con tali capacità».

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