L’acqua liquida è considerata essenziale per la vita. Sulla Terra questa condizione è garantita anche dalla distanza che la separa dalla sua fonte di luce e calore, il Sole: né troppo lontana, né troppo vicina, in un’incubatrice naturale e perfetta che chiamiamo zona abitabile. Una condizione, questa, che abbiamo sempre ritenuto tanto fortunata e rara quanto imprescindibile. Secondo un nuovo studio guidato dall’Excellence Cluster Origins della Ludwig-Maximilians-Universität München (Lmu) e del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (Mpe), però, non sarebbe così: condizioni stabili favorevoli alla vita potrebbero esistere anche molto lontano da qualsiasi sole.
In un articolo pubblicato il mese scorso su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, i ricercatori hanno dimostrato che le lune di massa terrestre che orbitano attorno a pianeti giganti vaganti possono mantenere i loro oceani d’acqua liquidi fino a 4,3 miliardi di anni, grazie ad atmosfere dense di idrogeno e al riscaldamento mareale. Un periodo quasi pari all’età della Terra – sufficiente perché si sviluppi la vita.
Illustrazione artistica di un pianeta gigante gassoso vagante con un’esoluna di massa terrestre, come quelle analizzate nello studio. Crediti: Dahlbüdding/Dall-E
I sistemi planetari si formano spesso in condizioni instabili. Se pianeti giovani si avvicinano troppo tra loro, ad esempio, possono espellersi a vicenda dalle proprie orbite. Questo processo genera pianeti erranti (in inglese free-floating planets, ffp), che vagano nella galassia senza una stella madre. Pianeti giganti e gassosi che, secondo uno studio recente, potrebbero fuggire via portando con sé le proprie lune. L’espulsione, tuttavia, modifica le orbite di queste lune, che diventano fortemente ellittiche. Così, la loro distanza dal pianeta varia continuamente e le forze mareali che ne derivano le deformano ritmicamente, comprimendone l’interno e generando calore per attrito. Questo riscaldamento mareale può essere sufficiente a mantenere oceani di acqua liquida in superficie anche senza l’energia di una stella, anche nel freddo dello spazio interstellare.
A determinare quanto a lungo questo calore generato all’interno possa essere trattenuto dalla superficie è l’atmosfera. È l’effetto serra, che sulla Terra conosciamo molto bene e attribuiamo, ad esempio, all’anidride carbonica. Studi precedenti avevano dimostrato che la CO₂ potrebbe stabilizzare condizioni favorevoli alla vita su esolune per periodi fino a 1,6 miliardi di anni. Tuttavia, alle temperature estremamente basse dei sistemi senza stella l’anidride carbonica tenderebbe a condensare, facendo perdere all’atmosfera il suo effetto protettivo e permettendo al calore di disperdersi.
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno quindi studiato esolune di massa terrestre con atmosfere ricche di idrogeno come possibile alternativa per trattenere il calore. Sebbene l’idrogeno molecolare sia in gran parte trasparente alla radiazione infrarossa, a pressioni elevate entra in gioco un importante effetto fisico: l’assorbimento indotto dalla collisione. In questo processo, le molecole di idrogeno che collidono formano complessi temporanei capaci di assorbire la radiazione termica e trattenerla nell’atmosfera. Allo stesso tempo, l’idrogeno rimane stabile anche a temperature molto basse.
«La culla della vita non richiede necessariamente un sole», dice David Dahlbüdding, dottorando alla Lmu e primo autore dello studio. «Abbiamo scoperto una chiara connessione tra queste lune lontane e la Terra primordiale, dove elevate concentrazioni di idrogeno prodotte dagli impatti di asteroidi potrebbero aver creato le condizioni per la vita».
Le forze mareali potrebbero non solo fornire calore, ma anche alimentare processi di evoluzione chimica. La deformazione periodica può infatti generare cicli locali di bagnato-secco, in cui l’acqua evapora e poi ricondensa. Tali cicli sono considerati un meccanismo importante per la formazione di molecole complesse e potrebbero facilitare passaggi cruciali nel percorso verso l’emergere della vita.
Lo studio, basato sui risultati di modelli e simulazioni di atmosfere planetarie, solleva una domanda. È possibile osservare questi pianeti e le loro lune? Secondo alcune stime, i pianeti vaganti non sarebbero una rarità: nella Via Lattea potrebbero esistere tanti pianeti “nomadi” quante sono le stelle. E, se presenti, le loro lune potrebbero quindi offrire habitat stabili per lunghi periodi di tempo.
«Le lune di massa terrestre intorno a free-floating planet sono oggetti molto elusivi», avverte però a Media Inaf Tommaso Grassi, ricercatore al Mpe di Garching bei München, in Germania, e secondo autore dello studio. «Abbiamo evidenze teoriche che questi oggetti possano esistere, ma che siano osservabili è tutto da vedere».
Per saperne di più:
- Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “Habitability of Tidally Heated H2-Dominated Exomoons around Free-Floating Planets“, di David Dahlbüdding , Tommaso Grassi , Karan Molaverdikhani , Giulia Roccetti , Barbara Ercolano , Dieter Braun e Paola Caselli