La vita extraterrestre ci fa sognare, risveglia la nostra curiosità e alimenta le più folli previsioni… e rimane sorprendentemente silenziosa. In un universo con miliardi di galassie, ciascuna composta da miliardi di sistemi, è piuttosto inquietante. Ecco il famoso paradosso di Fermi. La vita si sviluppa così difficilmente che diventa invisibile? È la distanza che ci separa da queste altre civiltà? O c’è qualcos’altro?
Le nane rosse, promettenti?
Per anni, gli astronomi hanno escluso le nane rosse dai sistemi potenzialmente abitabili. La loro piccola dimensione (tra 0,1 e 0,6 masse solari) corrisponde a reazioni nucleari estremamente lente: emettono molto poca luce (tra lo 0,01 e il 3% di quella del Sole). Qualsiasi pianeta in orbita attorno a una nana rossa dovrebbe trovarsi molto vicino alla sua stella ospite per avere una temperatura superficiale comparabile a quella della Terra. A queste distanze, la gravità della stella genera una rotazione sincronizzata attraverso il fenomeno del bloccaggio gravitazionale. Una metà del pianeta sarebbe costantemente illuminata, mentre l’altra non lo sarebbe mai. L’unica possibilità affinché una vita potenziale non sia sottoposta a un caldo o a un freddo estremo è che questo pianeta abbia un’atmosfera sufficientemente spessa da trasferire il calore dall’emisfero illuminato all’emisfero notturno. Per molto tempo si è supposto che un’atmosfera così spessa impedisse alla luce della stella di raggiungere la superficie, rendendo impossibile la fotosintesi. Tuttavia, recenti scoperte tendono a mettere in discussione questo punto di vista. Studi condotti da Robert Haberle e Manoj Joshi della NASA hanno dimostrato che l’atmosfera di un pianeta attorno a una nana rossa avrebbe bisogno di essere solo il 15% più spessa di quella della Terra per consentire al calore della stella di diffondersi sulla faccia mai illuminata. L’acqua rimarrebbe congelata su questo lato in alcuni dei loro modelli. Questa margine è inoltre completamente compatibile con la fotosintesi. Martin Heath, del Greenwich Community College, ha dimostrato che l’acqua di mare potrebbe anche circolare senza congelarsi completamente sul lato in ombra, a condizione che gli oceani siano sufficientemente profondi per consentire un libero movimento dell’acqua sotto lo strato di ghiaccio situato sulla superficie. Pertanto, un pianeta con oceani e un’atmosfera appropriata in orbita attorno a una nana rossa potrebbe, almeno in teoria, ospitare la vita.
Inoltre, un altro fattore potrebbe aggirare gli effetti della necessaria prossimità della stella e quindi dell’effetto delle maree: un’exoluna situata in orbita attorno a un pianeta di grandi dimensioni (ad esempio, una gigante gassosa) subirebbe un bloccaggio gravitazionale con il pianeta stesso e non con la stella; di conseguenza, l’exoluna potrebbe beneficiare di un ciclo di giorno e notte corrispondente al suo periodo di rotazione attorno al pianeta, disturbato dalle eclissi regolarmente prodotte da quest’ultimo. Nel caso in cui il pianeta si trovasse nella zona abitabile della nana rossa, ad esempio dopo una migrazione planetaria, l’exoluna si troverebbe anch’essa nella zona abitabile, ma senza bloccaggio gravitazionale con la nana rossa. Un’exoluna di questo tipo avrebbe un’orbita stabile a condizione che il suo periodo di rotazione attorno al pianeta sia inferiore a circa 1/9 del periodo di rotazione di quel pianeta attorno alla sua stella. Tuttavia, una troppa vicinanza dell’exoluna potrebbe portare a un riscaldamento per effetto di marea, potenzialmente eccessivo, causando un effetto serra incontrollato. Nel nostro sistema solare, Io, satellite naturale di Giove, ne è l’esempio perfetto. Con oltre 400 vulcani attivi, Io è l’oggetto geologicamente più attivo del Sistema Solare. Questa attività geologica estrema è il risultato di un riscaldamento per effetto di marea, dovuto all’attrito generato all’interno della luna dalle sue interazioni gravitazionali con Giove e gli altri satelliti galileiani — in particolare Europa e Ganimede, con i quali è in risonanza orbitale. Questi vulcani producono pennacchi di zolfo e di biossido di zolfo che si elevano a diverse centinaia di chilometri sopra la superficie, ricoprendo poi le vaste pianure della luna con uno strato ghiacciato di materiali. La composizione dell’exoluna dipenderebbe dal processo della sua formazione:
- Nel caso di una formazione in situ attorno al pianeta massiccio prima della migrazione planetaria, sarebbe costituita da una maggioranza di silicati e da una quantità significativa d’acqua (proprio come i satelliti galileiani).
- Nel caso di una cattura orbitale, potrebbe avere una composizione simile a quella della Terra.
La dimensione, tuttavia, non è l’unico criterio che rende improbabile la presenza di vita attorno a questo tipo di stella. Le loro radiazioni sono principalmente nell’infrarosso, mentre sulla Terra la fotosintesi utilizza la luce visibile. Le nane rosse sono molto più variabili e violente rispetto alle loro cugine più grandi e stabili. Sono spesso coperte da macchie solari che possono ridurre fino al 40% la luce emessa per alcuni mesi, mentre in altri periodi enormi eruzioni solari raddoppiano la loro brillantezza in pochi minuti. Tali variazioni danneggerebbero gravemente la vita, sebbene sia possibile che stimolino l’evoluzione delle specie aumentando il tasso di mutazione e modificando rapidamente il clima.
Le nane rosse hanno tuttavia un vantaggio principale rispetto alle altre stelle: bruciano molto a lungo. L’umanità è apparsa sulla Terra 4,5 miliardi di anni dopo la formazione del nostro pianeta. La vita così come la conosciamo avrebbe a disposizione condizioni adeguate per solo 500 milioni o meno di 1 miliardo di anni aggiuntivi. Al contrario, le nane rosse possono bruciare per decine di miliardi di anni. Le reazioni nucleari che avvengono al loro interno sono molto più lente rispetto a quelle delle stelle più grandi. La vita che orbita attorno a queste stelle avrebbe quindi molto più tempo per svilupparsi ed evolversi. Inoltre, anche se la probabilità di trovare un pianeta nella loro zona abitabile è bassa, il numero totale di zone abitabili attorno alle nane rosse è equivalente a quello delle stelle simili al Sole, data la loro grande quantità.
La geografia cosmica
Tuttavia, lo sviluppo della vita richiede anche un ambiente favorevole. I “Buoni Giove” sono pianeti giganti gassosi, come il pianeta Giove del nostro sistema solare, che orbitano attorno alla loro stella su orbite circolari, sufficientemente distanti dalla zona abitabile per non avere un effetto perturbatore, ma abbastanza vicini per “proteggere” i pianeti tellurici situati su orbite interne. Innanzitutto, stabilizzano le orbite di questi pianeti e, di conseguenza, il loro clima. Inoltre, contribuiscono a limitare il numero di comete e asteroidi che potrebbero causare impatti devastanti su un pianeta che ospita vita. Giove orbita attorno al Sole a una distanza circa cinque volte maggiore rispetto a quella della Terra. È a una distanza simile che gli scienziati sperano di trovare “buoni Giove” attorno ad altre stelle. Il ruolo di Giove è stato messo in evidenza nel 1994 quando la cometa Shoemaker-Levy 9 si schiantò contro di esso. Se la gravità gioviana non avesse catturato la cometa, questa avrebbe potuto tranquillamente entrare nel sistema solare interno. Nelle prime fasi del sistema solare, Giove ha avuto un ruolo opposto: ha contribuito ad aumentare l’eccentricità delle orbite della cintura di asteroidi. Un gran numero di questi si schiantò sulla Terra fornendole una quantità di elementi volatili, come l’acqua. Così, mentre le giganti gassose sono ora utili protettrici, hanno anche permesso l’apporto di materia indispensabile all’abitabilità.
Gli scienziati hanno anche ipotizzato che alcune zone della galassia siano più favorevoli alla vita. Il sistema solare in cui viviamo, nel braccio di Orione, su un lato della Via Lattea, è considerato un luogo favorevole. Molto lontano dal centro galattico, evita alcuni pericoli:
- Non si trova in un ammasso globulare.
- Non è vicino a una fonte attiva di raggi gamma.
- È distante dal buco nero supermassiccio comunemente associato a Sagittarius A*.
- L’orbita circolare del Sole attorno al centro galattico non lo porta a incrociare uno dei bracci a spirale della galassia, dove radiazioni intense e gravità perturberebbero considerevolmente ogni forma di vita.
Un relativo isolamento stellare è dunque ciò di cui ha bisogno un sistema in cui è presente la vita. Se il sistema solare fosse circondato da numerosi sistemi vicini, questi potrebbero disturbare la stabilità delle orbite (in particolare gli oggetti del nuvola di Oort e della cintura di Kuiper, che potrebbero causare conseguenze catastrofiche se deviati verso l’interno del sistema solare). I vicini prossimi aumentano anche la possibilità di trovarsi nella zona fatale di un pulsar o di un’esplosione di supernova.
Ciò che è affascinante in astronomia è vedere un numero così elevato di variabili che nulla è impossibile. Non avremo mai fine nella nostra ricerca.
Di: Geoffrey Van Hecke
