Da decenni gli scienziati sono alla ricerca di tracce di vita oltre la Terra. Questo sforzo è tradizionalmente guidato da un dogma: individuare le firme biologiche su pianeti situati all’interno della cosiddetta zona abitabile conservativa, la regione attorno a una stella in cui le condizioni di insolazione sono tali da consentire l’esistenza di acqua liquida, essenziale per la vita come la conosciamo.
Grafico che mostra la zona abitabile tradizionale (fascia diagonale arancione). La sua posizione varia in funzione della distanza pianeta–stella (asse orizzontale) e della massa dell’astro (asse verticale). Le ellissi indicano l’estensione della zona abitabile proposta dallo studio: verso l’interno (ellisse rossa) e verso l’esterno (ellisse azzurra). Crediti: Amri Wandel, Apj, 2026
Un nuovo studio suggerisce però che potremmo aver guardato attraverso una finestra troppo stretta, almeno attorno ad alcune stelle, e che le condizioni per la vita potrebbero esistere anche in luoghi che abbiamo finora considerato inospitali.
La zona abitabile di una stella viene individuata attraverso sofisticati modelli climatici. Tali modelli, combinando le proprietà stellari con ipotetici scenari di composizione atmosferica planetaria, permettono di stabilirne i confini, interno ed esterno. Il confine interno, quello più vicino alla stella, è il limite oltre il quale le temperature superficiali di un pianeta sarebbero talmente elevate da provocare una rapida e irreversibile perdita di acqua nello spazio per evaporazione: moist greenhouse limit (limite dell’effetto serra umido), è così che lo chiamano gli addetti ai lavori. Il confine esterno, più lontano dalla stella, è invece il limite oltre il quale la temperatura superficiale di un pianeta sarebbe bassa al punto da causare il congelamento dell’acqua. Questo limite è noto come maximal greenhouse limit (limite del massimo effetto serra).
La ricerca in questione, condotta dall’astrofisico Amri Wandel dell’Università ebraica di Gerusalemme, propone di estendere questi confini, con implicazioni profonde in campo astrobiologico. Nello studio, pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal, lo scienziato concentra la sua attenzione sui pianeti in orbita a due tipologie di stelle piccole e fredde: le nane arancioni (stelle di tipo K) e le nane rosse (stelle di tipo M). Utilizzando modelli climatici che tengono conto del trasporto globale di calore, dell’effetto serra e dell’albedo, Wandel mostra che questi mondi potrebbero essere abitabili anche se situati al di fuori dei tradizionali confini interni ed esterni della zona di abitabilità.
Ma andiamo più nel dettaglio, partendo dall’abitabilità oltre il tradizionale limite interno della zona abitabile fissato dai modelli attuali. I pianeti potenzialmente abitabili in orbita attorno a stelle nane di tipo M e K si trovano così vicini alle loro stelle madri che la gravità li costringe a mostrare sempre la stessa faccia, come fa la Luna con la Terra. Questa configurazione, chiamata “blocco mareale” o “blocco tidale”, comporta che un emisfero del pianeta sia costantemente illuminato e incandescente, mentre l’altro perennemente buio e gelato. Vista la loro vicinanza alle stelle madri, i mondi in questa condizione sono stati a lungo considerati sterili e inospitali.
Le simulazioni condotte dal ricercatore indicano invece il contrario. Dal modello emerge infatti che anche quando il pianeta riceve un flusso radiativo totale molto elevato, se l’atmosfera del pianeta non è così efficiente nel trasportare calore, il lato buio può mantenere temperature tali da consentire l’esistenza di acqua liquida superficiale o subglaciale.
Se il trasporto di calore sul lato notturno è circa il 30 per cento di quello totale dovuto alla radiazione stellare incidente sul lato diurno, è possibile che sul pianeta esista acqua liquida in superficie o nel sottosuolo, dice il ricercatore. In questi casi, il limite per l’evaporazione dell’acqua sul lato notturno (night moist greenhouse) viene spostato di circa 3,3 volte rispetto al confine tradizionale, consentendo la presenza di acqua liquida anche con un flusso radiativo pari a circa 9,3 volte quello terrestre. In altre parole, pur ricevendo una radiazione stellare quasi dieci volte superiore a quella della Terra, i pianeti che orbitano attorno a nane rosse o arancioni possono trovarsi anche tre volte più vicini alla stella rispetto al limite interno della zona di abitabilità e mantenere comunque condizioni adatte alla vita, quantomeno sul lato notturno.
Questo scenario, sottolinea il ricercatore, è coerente con la rivelazione di vapore acqueo e composti volatili da parte del James Webb Space Telescope su Gj 486 b e Toi 270 d, pianeti che si trovano all’interno del confine interno della zona di abitabilità classica di una stella di tipo M. Se la presenza di queste molecole fosse confermata, continua Wandel, questa potrebbe essere una prova empirica dell’esistenza di acqua superficiale o subglaciale sul lato notturno, a supporto del modello di una zona abitabile estesa per i pianeti in rotazione sincrona attorno alle nane M.
Passiamo adesso all’abitabilità oltre il limite esterno. Anche in questo caso, il modello suggerisce che i pianeti situati lontano dalle loro stelle madri, in regioni remote e gelide, possono essere abitabili. Il segreto di questa abitabilità si troverebbe sotto la loro superficie.
Anche se a queste distanze la superficie del pianeta è una distesa di ghiaccio, il calore geotermico interno – prodotto dal decadimento di elementi radioattivi nel nucleo (come sulla Terra) o dalle forze di marea esercitate da lune o pianeti vicini (come su Europa ed Encelado) – potrebbe sciogliere gli strati inferiori, creando vasti oceani subglaciali o laghi protetti, spiega il ricercatore. Un esempio vicino a noi è Marte, continua lo scienziato: le prove di un potenziale lago sotto la calotta polare sud forniscono un analogo perfetto di come potrebbe funzionare questa zona abitabile estesa.
La ricerca di Wandel ci invita a riconsiderare uno dei concetti base della ricerca di vita extraterrestre: la zona di abitabilità non è una regione con confini fissi e immutabili, ma una condizione che può emergere in una gamma di ambienti e in regioni attorno a una stella molto più ampia di quanto finora abbiamo immaginato.
Questo studio, conclude Wandel, estende il concetto di zona abitabile, dimostrando che i pianeti rocciosi in blocco tidale possono mantenere acqua liquida sul loro lato notturno anche se sottoposti a flussi di radiazione stellare significativamente più elevati rispetto ai pianeti in rotazione rapida. Un’abitabilità estesa potrebbe esistere anche oltre il confine esterno della zona di abitabilità classica. Lì, nonostante le basse temperature, l’acqua liquida potrebbe esistere sotto la superficie a patto che il pianeta sia riscaldato geotermicamente. Questo quadro non solo fornisce una spiegazione alle scoperte fatte dal Jwst, ma amplia anche in modo significativo il volume di spazio in cui cercare pianeti potenzialmente abitabili, con profonde implicazioni per il futuro della ricerca di firme biologiche: il numero di pianeti nella zona abitabile estesa delle nane M e K potrebbe infatti essere maggiore di un fattore 50 rispetto a quello dei pianeti nella fascia abitabile classica di stelle simili al Sole.
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “Exoplanets beyond the Conservative Habitable Zone. I. Habitability”, di Amri Wandel