C’è una scena ricorrente nella fantascienza: l’equipaggio atterra su un pianeta rosso, spazzato dal vento, apparentemente morto. Succede in The Martian, riecheggia nelle distese di Dune. Eppure Marte non è soltanto l’icona della desolazione cosmica.
Una nuova ricerca pubblicata sulla rivista Planetary Science Journal e guidata dall’Università della California propone di guardare al Pianeta rosso come a un laboratorio naturale per comprendere gli esopianeti “marginali”, quei mondi rocciosi che si trovano sul labile confine tra abitabilità e condizioni proibitive. L’idea è semplice solo in apparenza: Marte, miliardi di anni fa, non era il deserto gelido che osserviamo oggi, con temperature medie intorno a meno 63 gradi centigradi, ma possedeva fiumi, laghi, probabilmente anche oceani temporanei, un’atmosfera più densa e un’attività geologica intensa. Era, in altre parole, un pianeta che presentava svariati ingredienti associati alla possibilità di vita. Poi qualcosa è cambiato e il pianeta si è come “spento”.
Questa illustrazione artistica mostra come poteva apparire Marte miliardi di anni fa, quando era ricoperto da un oceano. Il pianeta ha perso il suo oceano e la sua atmosfera, divenendo inabitabile. Gli autori di una nuova ricerca lo descrivono come un pianeta al limite dell’abitabilità e sostengono che possa insegnarci molto sugli abbondanti esopianeti rocciosi che abbiamo scoperto e sulle loro prospettive di abitabilità. Crediti: Eso/M. Kornmesser/N. Risinger (skysurvey.org)
«Marte è il tipico pianeta roccioso di piccole dimensioni del Sistema solare che è passato da una fase iniziale caratterizzata da attività geologica e presenza di acqua liquida in superficie a uno stato attuale di pianeta freddo e arido, con un’atmosfera rarefatta, fredda e dominata dall’anidride carbonica», spiega il team di ricerca guidato da Stephen Kane, professore di astrofisica planetaria presso l’Università della California a Riverside «L’evoluzione del Pianeta rosso, nel contesto di parametri planetari quali dimensioni, massa, atmosfera, flusso di irraggiamento solare, magnetosfera e storia degli impatti, fornisce importanti indicazioni sullo sviluppo e sulla sostenibilità delle condizioni di abitabilità sulla superficie».
Una transizione che lo rende estremamente interessante nel momento storico attuale, in cui l’astronomia sta entrando nell’era della caratterizzazione atmosferica degli esopianeti. Negli ultimi anni, abbiamo scoperto migliaia di mondi extrasolari; molti esopianeti considerati potenzialmente abitabili in passato sono stati declassati a “marginali” o esclusi del tutto e ciò avviene spesso, in seguito all’analisi della loro atmosfera tramite telescopi avanzati che rivelano concentrazioni letali di gas come CO2 o monossido di carbonio. Una delle sorprese più grandi che abbiamo riscontrato è che i pianeti rocciosi, piccoli e medi, sembrano essere comunissimi. Ma individuarli è una cosa, capire come evolvono è un’altra storia.
Sappiamo, infatti, ancora pochissimo su quanto a lungo questi pianeti riescano a mantenere oceani, atmosfere stabili e cicli climatici compatibili con la vita. Ed è qui che Marte diventa cruciale.
Il Sistema solare ci offre un raro esperimento comparativo naturale: Venere, Terra e Marte sono nati più o meno nello stesso “quartiere cosmico”, sotto la stessa stella, ma hanno avuto destini radicalmente diversi. La Terra è rimasta abitabile per miliardi di anni; Venere è diventato un inferno inavvicinabile; Marte si è lentamente congelato. La conclusione implicita è: non basta trovarsi al posto giusto al momento giusto. La zona abitabile non è un luogo tranquillo, anche se spesso si tende a pensare che sia come una fascia magica attorno a una stella dove può esistere acqua liquida. Quest’ultima ricerca dimostra, appunto, che l’abitabilità non è uno stato permanente, bensì un equilibrio dinamico e precario. In pratica, un pianeta può entrare e uscire dall’abitabilità.
In questo senso Marte rappresenta quasi il “caso limite” dei pianeti terrestri. Abbastanza grande da ospitare vulcanismo, atmosfera e acqua superficiale per un certo periodo della sua storia, ma troppo piccolo per conservare a lungo quel delicato equilibrio. La massa planetaria, spiegano gli scienziati, è uno degli elementi chiave: Marte possiede circa un decimo della massa terrestre e probabilmente si è formato rapidamente, rimanendo una sorta di “embrione planetario incompleto”. Questa massa ridotta ha avuto conseguenze profonde: l’interno del pianeta si è raffreddato più rapidamente, l’attività geologica è diminuita, il campo magnetico globale è scomparso e l’atmosfera ha iniziato lentamente a disperdersi nello spazio. Senza una protezione magnetica efficace, il vento solare ha contribuito a erodere gli strati dell’atmosfera e, con meno atmosfera, il pianeta ha trattenuto meno calore; l’acqua liquida è diventata instabile in superficie e il clima è collassato. Una catena di eventi sfortunati che potrebbe essere comune nell’universo.
Marte e Terra a confronto. Sezioni trasversali schematiche della Terra e di Marte, che mostrano in scala i principali componenti interni e atmosferici. Per semplicità, non viene fatta distinzione tra crosta oceanica e continentale della Terra, né viene rappresentata la struttura interna del mantello terrestre. Crediti: astro-ph.EP
Per decenni gli studi sugli esopianeti hanno usato la Terra come modello di pianeta abitabile, ma forse il nostro pianeta, con una stabilità climatica straordinaria, è un’eccezione più che la regola. Tettonica a zolle, campo magnetico, oceani persistenti, ciclo del carbonio: sulla Terra, questi meccanismi cooperano da miliardi di anni, mantenendo il pianeta entro limiti relativamente stabili. Marte mostra, invece, che cosa accade quando alcuni di questi ingranaggi smettono di funzionare e potrebbe rappresentare un tipo di mondo molto più frequente nel cosmo: pianeti che riescono a essere abitabili soltanto per finestre temporanee relativamente brevi.
Le missioni marziane con varie sonde e rover – da Mars Reconnaissance Orbiter fino a Curiosity e Perseverance – stanno misurando con precisione processi che sugli esopianeti possiamo soltanto intuire: perdita atmosferica, riserve di volatili, interazione con il vento solare, evoluzione climatica. Nel frattempo, telescopi spaziali come il James Webb Space Telescope stanno iniziando a osservare le atmosfere di mondi extrasolari, mentre future missioni come il Nancy Grace Roman Space Telescope cercheranno pianeti più piccoli e freddi, inclusi analoghi di Marte. La speranza è che le prossime generazioni di strumenti riescano a capire se questi mondi conservano sottili atmosfere di anidride carbonica, se attraversano cicli climatici transitori o se sono già entrati in una fase di desertificazione irreversibile.
Insomma, se la Terra è il pianeta che ce l’ha fatta, Marte potrebbe essere il ritratto statistico della normalità cosmica e proprio questo lo rende un (relativamente) vicino laboratorio d’eccezione da studiare, non solo per fare della planetologia comparata, ma anche per provare a rispondere alla domanda semplice, ma vertiginosa che nasce spontanea: quanto è davvero difficile restare abitabili?
Per saperne di più:
- Leggi su Planetary Science Journal l’articolo “Mars as an Exoplanet: Lessons from a Planet at the Edge of Habitability” di Stephen R. Kane, Paul K. Byrne, Skylar D’Angiolillo, Michelle L. Hill, Emma L. Miles, David A. Brain, Shannon M. Curry, Joana R.C. Voigt