Gli astronomi pensano che ci siano miliardi di pianeti fuori dal Sistema solare, di tantissimi tipi diversi. L’esistenza di circa seimila di questi è già stata confermata, ma solo alcuni sono possibili ospiti per organismi viventi. Fino a ora, la ricerca della vita oltre la Terra si è concentrata sugli esopianeti posizionati nella “zona abitabile”, cioè una regione né troppo vicina alla stella, né troppo lontana. Il motivo di ciò è che i pianeti in questa posizione potrebbero riuscire a mantenere acqua liquida sulla propria superficie.
Immagine di Venere scattata dal Mariner 10 (sinistra), affiancata da una rappresentazione artistica di tre possibili atmosfere di un esopianeta scoperto di recente, Gliese 12b (destra). Crediti: Nasa/Jpl-Caltech/R. Hurt (Caltech-Ipac)
Ma un nuovo studio, pubblicato il mese scorso su The Planetary Science Journal da due ricercatori della University of Washington, mostra che un pianeta simile alla Terra ha bisogno di una quantità d’acqua almeno tra il 20 e il 50 per cento di quella presente negli oceani terrestri per riuscire a sostenere un importante ciclo naturale che permette all’acqua stessa di rimanere sulla superficie e, di conseguenza, a eventuali organismi viventi di sopravvivere. Quindi non è sufficiente che un pianeta sia posizionato all’interno della zona abitabile.
«Quando si stanno cercando segni di vita in un panorama esteso come l’intero universo e con risorse limitate, c’è bisogno di circoscrivere la ricerca a pianeti con determinate caratteristiche», spiega Haskelle White-Gianella, prima autrice dell’articolo e dottoranda alla University of Washington. «Eravamo interessati a pianeti aridi, con quantità limitate di acqua sulla superficie, di gran lunga inferiori a quelle che costituiscono un oceano terrestre. Molti dei pianeti di questo tipo si trovano nella zona abitabile della loro stella, ma non eravamo certi che potessero essere davvero abitabili». La scelta di concentrarsi proprio su questo tipo di pianeti potrebbe risultare insolita, ma è stata fatta per un motivo ben preciso: gli esopianeti rocciosi e aridi sembrano essere piuttosto comuni nell’universo e ciò li rende target interessanti nella ricerca della vita extraterrestre.
Anche se esistono strumenti in grado di rilevare l’acqua superficiale, gli esopianeti rocciosi sono difficili da osservare direttamente. Per questo è servito ricorrere a simulazioni. I tentativi precedenti di costruire modelli utili a questo scopo si erano basati su pianeti più freddi e umidi di quelli presi in considerazione per questo studio, e tenevano conto di alcuni fattori, come l’evaporazione causata dalla radiazione stellare, ma non di altri, come il vento. Ora, i ricercatori hanno adattato i modelli già esistenti a pianeti meno umidi, migliorando le stime di evaporazione e precipitazioni. Hanno poi condotto una serie di complesse simulazioni allo scopo di comprendere meglio il comportamento dell’acqua sui mondi deserti.
Ciascuna linea in questo grafico rappresenta 10mila simulazioni compiute. La probabilità di temperature superficiali moderate diventa significativa quando la quantità d’acqua supera il 20 per cento di quella presente negli oceani terrestri. Crediti: Planetary Science Journal/White-Gianella and Krissansen-Totton
I risultati della ricerca mostrano che l’aspetto fondamentale che rende un pianeta abitabile è il ciclo geologico del carbonio, un processo guidato dall’acqua, che porta allo scambio del carbonio tra l’atmosfera e l’interno del pianeta nel corso di milioni di anni e che permette la stabilizzazione delle temperature superficiali.
«Questi sofisticati modelli meccanicistici del ciclo del carbonio sono il risultato degli sforzi compiuti per comprendere in che modo il “termostato” della Terra abbia funzionato — o non abbia funzionato — nel regolare la temperatura nel corso del tempo», spiega Joshua Krissanen-Totton, coautore dello studio e professore alla University of Washington. Inoltre, le simulazioni mettono in evidenza che anche i pianeti che presentano acqua sulla superficie al momento della loro formazione potrebbero perderla, e diventare inabitabili proprio a causa di perturbazioni nel ciclo del carbonio. La capacità di questo ciclo di mantenere condizioni superficiali temperate su un pianeta dipende in larga parte dalla quantità iniziale di acqua presente sulla superficie del pianeta. «Sfortunatamente, questo fa sì che i pianeti aridi non siano buoni candidati per ospitare la vita, anche quando si trovano all’interno della zona abitabile», dice White-Gianella. Più in generale, gli esopianeti aridi hanno meno probabilità di restare abitabili per lunghi periodi di tempo.
Esiste un esempio di ciò molto vicino a noi: Venere – un pianeta di dimensioni vicine a quelle della Terra, che si è formato probabilmente nello stesso periodo e che originariamente potrebbe aver avuto una quantità simile di acqua superficiale. Tuttavia, oggi non potrebbe essere più diverso, con temperature e pressioni elevatissime e l’assenza d’acqua. Ci sono molte teorie che provano a spiegare cos’abbia portato i due pianeti a evolversi in maniera così diversa tra loro. White-Giannella e Krissanen-Totton suggeriscono che Venere, essendo più vicino al Sole, potrebbe essersi formato con una quantità d’acqua inferiore a quella della Terra quel tanto che è bastato a sbilanciare il ciclo geologico del carbonio. Con l’aumentare dei livelli di diossido di carbonio nell’atmosfera e con la conseguente crescita della temperatura superficiale, Venere ha perso l’acqua che aveva e, insieme a essa, potrebbe aver perso la vita, se mai ce n’è stata.
Alcune delle prossime missioni spaziali mirano a capire cosa sia successo a Venere e se abbia mai ospitato forme di vita. Scoperte di questo tipo potrebbero fornire informazioni utili anche per pianeti che si trovano molto più lontani. «È molto improbabile che riusciremo a far atterrare qualcosa sulla superficie di un esopianeta nel corso della nostra vita, ma Venere, così prossimo a noi, è ciò che più ci si avvicina», dice White-Giannella. I due ricercatori sperano che le scoperte delle prossime missioni possano aiutare a confermare i risultati dei loro modelli e simulazioni.
Per saperne di più:
- Leggi su The Planetary Science Journal l’articolo “Carbon Cycle Imbalances on Arid Terrestrial Planets with Implications for Venus” di Haskelle T. White-Giannella e Joshua Krissanen-Totton