By Pianeti abitabili
Come determinare l’abitabilità di un pianeta
Studiare le caratteristiche del nostro pianeta ci aiuta a capire se la vita possa nascere e svilupparsi anche altrove, al di fuori dalla Terra. Si è ritenuto a lungo che la Terra fosse l’unico pianeta del Sistema Solare a supportare la vita come noi la conosciamo. Forme di vita a base di carbonio che potrebbero vivere ed evolversi solo ed esclusivamente qui. Nonostante la profonda malinconia sul quesito filosofico della solitudine dell’uomo nell’Universo, una branca della ricerca spaziale punta anche sulla ricerca di forme di vita extraterrestri, semplici o complesse. Il SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence), fra molti programmi di ricerca, si occupa di cercare segnali di vita intelligente extra-terrestre tramite invio di segnali radio.
Imaging del sistema β PIctoris in rotazione attorno alla stella HR 8799.
Diversi studi sulle ipotesi di abitabilità hanno portato a pensare che, in un lontano passato, forme di vita semplici possano essere esistite su altri pianeti rocciosi del nostro Sistema. L’ipotesi è retta dalla passata presenza di acqua, composto essenziale per il sostentamento delle forme di vita a noi affini.
Sulla presenza di acqua allo stato liquido poggia saldo il concetto di abitabilità planetaria, ovvero l’insieme di fattori planetari e stellari che rendono un pianeta abitabile. Il riferimento principale è dato direttamente dal nostro pianeta, sul quale coesiste l’acqua in tutti gli stati fisici della materia. Di conseguenza, dalle caratteristiche del nostro “ecosistema stellare” discendono tutti i criteri di compatibilità alla vita.
Una lista di candidati esclusiva
Per essere abitabile, un pianeta deve necessariamente soddisfare dei criteri iniziali. Difatti tale pianeta deve:
- essere un pianeta roccioso;
- presentare acqua allo stato liquido. In merito a questo punto, è anche necessario che il suddetto pianeta detenga una massa sufficientemente grande da trattenere a sé un’atmosfera;
- risiedere all’interno della zona abitabile circumstellare.
Perchè pianeti solo rocciosi e non anche gassosi?
I pianeti rocciosi presentano le caratteristiche geologiche giuste per formare e mantenere un’atmosfera. Infatti, in base alle ipotesi più accreditate, sarebbe stata l’intensa attività tettonica e vulcanica a generare la primordiale atmosfera terrestre, ricca di idrogeno, anidride carbonica e vapore acqueo. Si ritiene, dunque, che un simile comportamento geofisico in altri pianeti conduca alle medesime condizioni ideali.
Un pianeta gassoso, simile ai giganti gassosi oltre Marte, ha certamente un’atmosfera, ma la fortissima gravità, l’elevatissima pressione e l’assenza di una superficie cozzano con l’ipotesi di abitabilità. Allo stesso modo, un pianeta roccioso, ma geologicamente inerte, si può considerare ugualmente incompatibile.
Braccio robotico di InSight che spinge contro una sonda termica per piantarla nel sottosuolo. Clicca qui per sapere di più della missione.
Solo acqua allo stato liquido?
La probabilità di trovare acqua allo stato liquido in natura è direttamente connessa alla temperatura media dell’atmosfera. In base a quest’ultima, possiamo determinare la presenza naturale e simultanea del composto in forma liquida e gassosa. Inoltre, all’avvicinarsi della temperatura superficiale a quella terrestre, crescono le possibilità di trovare un ambiente utile a supportare la vita. Sulla Terra, la temperatura media di 15 °C permette la coesistenza di acqua allo stato liquido e gassoso, mentre la forma solida sussiste in zone con temperatura al di sotto dei 0 °C.
Per la questione della massa, è prevedibile come un pianeta dalla massa relativamente piccola non sviluppi gravità sufficiente a trattenere eventuali gas atmosferici, i quali si disperdono nello spazio. Si ricava una stretta connessione fra la bassa gravità, l’assenza di un’atmosfera densa e dunque la scarsa probabilità di trovare acqua allo stato liquido.
E se avessimo un pianeta ricoperto solo da oceani d’acqua? In questo caso, l’estremizzazione dell’ambiente acquoso potrebbe non giovare all’evoluzione della vita, anzi potrebbe ostacolarla. Ricordate il pianeta di Miller dal film Interstellar?
Fotogramma di Interstellar. Gli scienziati Brand, Doyle e Cooper cercano la scatola nera della missione Lazarus insieme al robot CASE, rischiando di rimanere intrappolati nel moto ondoso della massa d’acqua.
Cosa è la zona abitabile circumstellare?
È una fascia che si individua attorno alla stella del sistema solare studiato. È delimitata da un raggio massimo ed uno minimo, e al suo interno è probabile che si trovi un pianeta con acqua allo stato liquido. Un pianeta con siffatte caratteristiche è definito ‘pianeta Goldilocks’ (in inglese, pianeta “Riccioli d’oro”). La distanza dall’astro cui è posto il pianeta dipende dalla dimensione della stella e dalla sua luminosità. Poiché da queste dipende l’intensità delle radiazioni emanate, un pianeta troppo vicino al suo Sole rischia di essere eccessivamente caldo, mentre un pianeta all’estremo opposto rischia di essere troppo freddo.
Rappresentazione grafica della Terra in transito entro la zona abitabile(in verde).
È opportuno fare una precisazione: un pianeta che ricade nella fascia di abitabilità può non ospitare la vita a causa di altre condizioni peculiari del pianeta. Allo stesso modo, un pianeta che può potenzialmente ospitare la vita non sempre giace nella zona di abitabilità. Abbiamo dei casi simili all’interno del nostro Sistema Solare.
Dei pianeti Goldilocks imperfetti
Come detto in precedenza, un pianeta Goldilocks potrebbe non supportare la vita per svariate altre ragioni. Ammettendo, dunque, che il pianeta sia roccioso, quali potrebbero essere le altre condizioni incompatibili per la vita?
Se prendiamo come riferimento il nostro pianeta, sappiamo che la temperatura ottimale varia in dipendenza delle stagioni e che la magnetosfera ci protegge da una dose significativa di radiazioni. Inoltre, la nostra atmosfera contiene quantità rilevanti di elementi alla base di molecole organiche (azoto, ossigeno). I pianeti rocciosi a noi prossimi, ovvero Marte e Venere, presentano dei valori di composizione atmosferica diametralmente diversi e magnetosfera globalmente assente. Nel particolare, le loro atmosfere abbondano di anidride carbonica, i loro campi magnetici sono troppo deboli per contrastare le radiazioni solari, e il loro aspetto è quello di pianeti desertici. Una grande differenza risiede nella densità delle loro atmosfere: Marte ne ha una incredibilmente sottile, mentre quella di Venere è fortemente densa e ricca di acido solforico. Abbiamo così dimostrato che lo status di pianeta roccioso non è sufficiente per ospitare la vita.
Pianeta Venere, dal rimarcato aspetto scavato.
Particolare del pianeta Marte. Si intravedono la sottile atmosfera sfumata e parte del ghiaccio al polo nord.
Vi invitiamo ad approfondire l’importanza della magnetosfera per la vita sulla Terra al seguente articolo sulle fasce di van Allen.
Vita su pianeti e lune fuori dalla zona abitabile
In accordo con i parametri discussi, non tutti i pianeti conosciuti sono compatibili alla vita. I giganti gassosi Giove, Saturno, Urano e Nettuno non presentano alcun elemento utile per sostenere forme di vita simili a noi: non hanno una superficie fisicamente calpestabile, la loro pressione atmosferica è decisamente troppo forte, e mancano tutti i presupposti per le forme di vita più semplici. Ciò nonostante, lo stesso discorso non vale per i loro satelliti. Alcune lune gioviane e saturniane raggiungono le dimensioni di un modesto pianeta roccioso, ed in condizioni geofisiche favorevoli possono sostenere la vita di organismi estremofili:
- Titano, luna di Saturno, detiene abbondanti quantità di metano allo stato liquido in superficie;
- Europa ed Encelado, lune rispettivamente di Giove e di Saturno, presentano attività tettonica indotta dall’attrazione gravitazionale e attività criovulcanica che potrebbe potenzialmente incentivare lo sviluppo di organismi semplici;
- Ganimede, seconda luna gioviana, presenta ghiaccio d’acqua e una magnetosfera propria;
- Sulla luna gioviana Io, si attestano consistenti fenomeni di vulcanismo causati dalla forte interazione gravitazionale con Giove stesso.
Esopianeti esemplari
La ricerca di altri pianeti abitabili ha portato finora alla scoperta di 4.241 esopianeti, di cui 55 (numero aggiornato al 16 gennaio 2020) nella zona abitabile. Il telescopio spaziale Kepler ha individuato diversi oggetti di forte interesse, fra cui la super Terra Kepler-22 b e Kepler-186 f. Questi esopianeti sono i più simili alla Terra e sono stati annunciati rispettivamente nel 2011 e nel 2014. Un’altra sensazionale scoperta è stata quella del sistema TRAPPIST-1. Annunciato nel 2017, contiene ben sette pianeti di cui tre residenti nella zona abitabile.
Le zone di abitabilità di TRAPPIST-1
Fonti
- Cosa rende un pianeta abitabile, Elisa Nichelli, 2016, media.inaf.it;
- Jet Propulsion Laboratory;
- Catalogo degli esopianeti abitabili;
- Catalogo degli esopianeti.
