Esopianeti dei record e zone di abitabilità 

A cura di Silvia Gingillo . AAAV 

Salve a tutti cacciatori di mondi alieni, 

torniamo a parlare delle misteriose e curiose sfere di roccia e gas che orbitano a miliardi di km da noi. Abbiamo capito che cosa sono, come facciamo a individuarli e abbiamo anche visto quante tipologie ne esistono. Negli scorsi articoli, infatti, abbiamo distinto gli esopianeti in categorie. Ci sono quelli di tipo terrestre, come il nostro pianeta, e poi ci sono quelli gassosi: di tipo nettuniano e di tipo gioviano. Abbiamo visto che ne esistono veramente così tanti tipi da far invidia a ogni fantasia più sfrenata. 

Ma tra i quasi 5000 esopianeti scoperti, quali sono i più strani e particolari? Ma anche tra quelli più “normali” ce ne sono molti veramente interessanti perché simili al nostro pianeta, ma dove bisogna cercarli? Ci sono delle zone in cui è più probabile trovarli? Leggete questo articolo in cui ho cercato di fare un po’ di chiarezza sulle ultime teorie e (forse XD) troverete alcune risposte ai vostri dubbi! 

Avete mai pensato, guardando dei documentari in tv o viaggiando, che sulla Terra ci sono dei luoghi veramente particolari e così strani da sembrare degni di un film di fantascienza? La natura ha una fantasia illimitata (o almeno limitata solo dalle leggi fisiche che la governano!) e se all’inizio della storia del genere umano ci stupivano gli eventi atmosferici, i moti degli oggetti sulla volta celeste, il cambiare delle stagioni, adesso a stupirci sono eventi che avvengono molto più lontano da noi. Abbiamo “visto” buchi neri e stelle di neutroni che si fondono, supernove, collisioni di galassie… e ultimamente abbiamo iniziato a scoprire anche mondi alieni caratterizzati da cose finora impensabili. Andiamo a vedere insieme alcuni record stabiliti da questi nuovi mondi. 

Ci sono alcuni esopianeti, come HD189733b che sono così vicini alla loro stella da essere percorsi da venti che soffiano a 2km/s (sei volte la velocità del suono!) causati da temperature altissime, si parla di 900°C in media. Sono mondi inospitali dove ci sono piogge di vetro fuso. 


Al contrario stiamo scoprendo pianeti veramente minuscoli, come KEPLER 37b, che, con un raggio di 927 km, è poco più grande della Luna, che orbita più vicino alla sua stella di quanto faccia Mercurio col Sole. 
Esistono pianeti enormi, come DENIS-P J082303.1-491201b, che presenta una massa pari a 28,5 masse giovane, tanto da non essere ancora classificato definitivamente, in quanto rimane il dubbio che si tratti di una nana bruna. 

Al contrario stiamo scoprendo pianeti vera-mente minuscoli, come KEPLER 37b, che, con un raggio di 927 km, è poco più grande della Luna, che orbita più vicino alla sua stella di quanto faccia Mercurio col Sole. 

PSR B1620-26b è il pianeta più longevo mai scoperto. Con una massa pari a 2,5 volte Giove, orbita intorno alla sua stella da ben 12,7 miliardi di anni. 

Di contro, V 830 Tauri è giovanissimo! Infatti è nato circa 2 milioni di anni fa e sta ancora crescendo. Anche la stella intorno alla quale ruota non ha ancora finito di contrarsi definitivamente nella sua forma finale. 

Addirittura K2-22b si sta disintegrando, è 45 volte più vicino alla sua stella rispetto a Mer-curio col Sole. Pensate che un anno qui dura appena 9 ore. Questa vicinanza fa si che il pianeta si lasci dietro una coda di detriti che lo fa paragonare a una cometa. 

Poi ci sono pianeti che orbitano lontanissimo dalle loro stelle. 2 MASS J2126-8140 è distante 700 miliardi di km dalla sua stella, che è una nana rossa (4500 volte la distanza Terra-Sole!). Se nel pianeta precedente gli anni vola-vano qua il tempo non passa letteralmente mai (hai voglia ad aspettare le ferie estive!XD), un anno qua dura ben 900000 (novecentomila!!) anni terrestri. È così distante, che la stella madre vista in cielo dal pianeta si confonde con le altre stelle vicine. Come non avere nessun Sole in cielo… 

TOI 1338b invece, per non farsi mancare niente, di “Soli” in cielo ce ne ha due! Questi pianeti vengono chiamati circumbinari, come anche KEPLER 16 (AB)b, perché orbitano appunto intorno a due stelle. Un po’ come essere su Tatooine! 

Anche se non ci sono ancora state scoperte di pianeti doppi, pianeti di massa comparabile che ruotano uno intorno all’altro intorno a un centro di massa comune, gli scienziati stimano che ce ne dovrebbero essere in giro per l’universo. Un po’ come la coppia Plutone-Caronte del nostro sistema solare. 

Assai rari, soprattutto da scoprire, sono i pianeti interstellari, come CFBD SIR 2149-0403, che come si evince dal nome, non orbitano intorno a stelle, ma vagano nel cosmo. Ci sono modelli fisici che ci confermano che anche pianeti di questo genere potrebbero sostenere un’atmosfera e quindi la vita. Forse sono pianeti orfani, che sono stati espulsi dal loro sistema stellare, chi lo sa! Se ne vedete passare uno mi raccomando chiedeteglielo e poi fateci sapere! XD 

Certo che sono proprio variegati e molto di-versi dal pianeta che chiamiamo casa! 

Studiare tutte queste tipologie di pianeti certa-mente aumenta la nostra conoscenza dell’uni-verso e ci fa capire meglio anche da dove noi stessi veniamo, ma quello che più ci attrae non sono le differenze bensì le somiglianze che alcuni esopianeti possono avere con la Terra. Molte delle missioni attuali e quelle future si concentrano infatti sull’analisi degli esopianeti scoperti, per verificare se sono abitabili e/o abitati. Eccola la parolina magica. Noi cerchiamo l’evidenza di forme di vita nell’uni-verso o quantomeno un pianeta che abbia caratteristiche tali da consentire alla vita, per come la conosciamo noi, di esistere. Ma che cosa significa abitabile? 

Innanzi tutto ci sono tre gradi di abitabilità: galattica, circumstellare e planetaria. Quando parliamo di abitabilità galattica, cerchiamo di calcolare la probabilità di formazione dei pianeti di tipo terrestre in un ambiente adatto alla vita. Sicuramente questa probabilità aumenta nelle galassie più grandi rispetto a quelle più piccole come la nostra Via Lattea. La moderna teoria della zona di abitabilità galattica è stata introdotta appena nel 1986 da Marochnik e Mukhim (Russian Space Research Institute) e definita da Guillermo Gonzalez nel 1995. Ci sono diversi fattori da considerare. 

Tra i più importanti c’è di sicuro l’evoluzione chimica della galassia. Ferro, magnesio, titanio, carbonio, ossigeno, silicio ecc… sono necessari per l’abitabilità di un pianeta. Importanti sono soprattutto le proporzioni dei metalli con i non metalli. In particolare viene preso in considerazione il rapporto tra ferro e idrogeno, detto metallicità. Nel bulbo galattico c’è molta più presenza di metalli, al contrario nell’alone esterno questo rapporto si riduce ad appena il 3% rispetto alla zona dove si trova il Sole. Anche se molto alta la metallicità è nociva, in quanto si vengono a creare molti pianeti di tipo gioviano che vanno poi a disturbare gravitazionalmente eventuali pianeti di tipo terrestre. Inoltre molto importante è la presenza di radio-nuclidi sia per la tettonica delle placche, sia per il vulcanismo sia per la presenza di un campo magnetico intorno al pianeta. 

Un altro aspetto importante da considerare è la probabilità che si verifichino eventi catastro-fici. Una supernova può sterilizzare per mi-liardi di anni un’intera zona di galassia. 

Molto importante è anche la morfologia delle galassie stesse. Nei bracci a spirale c’è un’intensa formazione stellare che mette in moto corpi minori come comete e asteroidi che possono impattare contro i nostri piccoli possibili mondi abitabili inoltre, tante stelle, tante morti di stelle. Decisamente non auspicabile! 

Ma quali sono quindi i confini di questa zona abitabile ad esempio nella nostra galassia? Di preciso non lo sappiamo, sono stimati da 7 a 9 Kpc dal centro galattico. (Lineweaver, 2004) È difficile dare una definizione esatta anche per-ché le galassie si evolvono nel tempo. Dei pianeti di tipo terrestre adatti alla vita devono formarsi, ad esempio, intorno ai 2 miliardi di anni di vita della galassia nel bulbo galattico. Prima sarebbe impossibile a causa delle innumerevoli supernove, dopo sarebbe impossibile per via dell’alta metallicità. In effetti si parla di equilibrio punteggiato riferito all’abitabilità, in quanto ci sono alcuni momenti più probabili di altri. In definitiva, non c’è una definizione precisa perché è impossibile stabilire con precisione alcuni fattori come quelli appena spiegati. 

Quindi, ammettiamo che il pianeta che stiamo prendendo ad esempio si trovi dentro questa zona di abitabilità galattica, questo da solo non basta a far si che sia definibile come abitabile. Deve trovarsi anche nella zona di abitabilità circumstellare. Questo perché deve avere la possibilità di mantenere l’acqua in forma liquida sulla sua superficie per far si che la vita, 

almeno come la conosciamo noi, riesca a esi-stere. Noi cerchiamo sempre luoghi che ab-biano le stesse caratteristiche del nostro pia-neta, semplicemente perché è una configura-zione che siamo sicuri permetta l’esistenza della vita. È anche vero che è un concetto limi-tativo infatti ci sono ipotesi che prevedono l’esistenza di biochimiche diverse, basate ma-gari su altri solventi come l’ammoniaca o il metano liquido, presenti anche in alcuni famosi satelliti del sistema solare. 

Comunque, rimanendo nella ricerca classica dell’acqua allo stato liquido, un pianeta deve quindi trovarsi a una distanza ben precisa dalla sua stella che dipende dalla dimensione di quest’ultima e dall’energia che irradia. La prima volta che qualcuno ha parlato di una “zona temperata del sistema solare” o “eco-sfera” o “cintura dell’acqua liquida”, come preferite, è stato nel 1853. Secondo William Whewell, infatti, esiste una zona che noi siamo abituati a vedere come una cintura perché segue le orbite dei pianeti ma che in realtà è una sfera, che dipende dalle caratteristiche già citate della stella madre e che permette ad un pianeta di ricevere la giusta intensità luminosa. Come avviene per esempio sulla Terra. 

Le stelle però nascono, crescono, si evolvono e infine muoiono, quindi di conseguenza anche questa zona abitabile cambia nel tempo. Si parla infatti di zona abitabile conservativa quando identifichiamo una zona più ristretta intorno alla stella, che rimarrà abitabile per la maggior parte della vita della stella stessa. Parliamo invece di sona abitabile ottimistica quando ci riferiamo a tutte le zone potenzialmente abitabili anche se per un breve periodo. 

Non è finita qui. Se i pianeti hanno orbite quasi circolari, come avviene con il nostro pianeta risulteranno sempre all’interno di questa fascia, mentre pianeti con orbite fortemente eccentriche risulteranno abitabili solo in determinati periodi, limitati, del loro anno, come succede ad esempio a 16 Cigni Bb. Tra le innumerevoli scoperte di esopianeti presenti all’interno della zona abitabile della loro stella, moltissimi sono in realtà giganti gassosi, che per ovvie ragioni non potrebbero ospitare la vita, ma potrebbero essere abitabili le loro lune, quindi non escludiamoli a priori! 

Wow… quindi, ricapitolando, il nostro pianeta si trova in una zona della galassia favorevole alla vita e inoltre si trova alla giusta distanza dalla sua stella in modo che possa ospitare sulla sua superficie acqua allo stato liquido, ovviamente questo pianeta dovrebbe anche essere di tipo roccioso, quindi se troviamo pianeti che corrispondono a queste caratteristiche potrebbero ospitare la vita? In realtà anche il pianeta stesso deve avere dei parametri ben precisi, si parla infatti di abitabilità planetaria che in pratica è la capacità di un corpo celeste di sviluppare e accogliere la vita. 

Innanzi tutto molto importante è la classe spettrale della stella. Stelle di classe O, B e A consumano il loro combustibile troppo velocemente, finiscono per creare supernove frequenti e inoltre producono un intensa radiazione ultravioletta che sterilizzerebbe l’eventuale pianeta. Le stelle di classe F, G e K permettono invece condizioni molto più favorevoli (anche il nostro Sole è compreso in questa categoria!), hanno pochi brillamenti, per-mettono la presenza di pianeti abbastanza lontani dalla stella in modo che non abbiano un moto sincrono con la stessa, cosa che svilupperebbe venti e temperature estreme su quasi tutto il pianeta, hanno una giusta quantità di radiazione ultravioletta (troppa sterilizzerebbe il pianeta come abbiamo già scritto, ma poca creerebbe troppo ozono nell’atmosfera del nostro pianeta!) e inoltre hanno un’esistenza abbastanza lunga da permettere lo sviluppo della vita. Tra queste stelle, che formano il 5-10% delle stelle della nostra galassia, le candidate migliori sono le nane arancioni che possono ospitare i cosiddetti pianeti super abitabili. Infine, le stelle di classe spettrale M e quelle del tardo K, le famose nane rosse, sarebbero buone per la vita, se non fosse che il pianeta dovrebbe trovarsi molto vicino alla stella e che quindi avrebbe probabilmente rotazione sincrona e che queste stelle sono molto attive, producono molti brillamenti che non permetterebbero alla vita eventuale, di sopravvivere. È anche vero che vivono tantissimo, anche migliaia di miliardi di anni e che la vita avrebbe tutto il tempo per svilupparsi. Inoltre queste stelle rappresentano il 75% delle stelle presenti e quindi sono in netta maggioranza! 

Anche i parametri del pianeta stesso sono molto importanti. Innanzitutto la massa. Se il pianeta è troppo piccolo avrà una gravità bassa e di conseguenza riuscirà a trattenere poca atmosfera, avrà inoltre anche meno protezione per le radiazioni e per gli eventuali meteoriti, sarà meno isolato termicamente e perderà la propria energia molto più rapidamente in quanto avrebbe anche pochi elementi radioattivi che creano il calore necessario alla vita. Questo non è sempre vero in quanto ci sono alcune situazioni, come per i satelliti Europa e Titano per i quali la vicinanza con il pianeta gassoso, le maree ecc… fanno si che siano attivi geologicamente e possano trattenere un atmosfera. Avere una massa importante inoltre fa si che sia presente un nucleo di ferro, che unito ad una rotazione abbastanza rapida, innesca il famoso effetto dinamo che crea il campo magnetico che ci protegge dalle radiazioni provenienti dalla nostra stella. 

Molto importanti sono anche l’orbita percorsa dal pianeta e la sua rotazione in quanto un orbita eccentrica porterebbe a fluttuazioni importanti di temperatura. Il ciclo notte-giorno non deve essere troppo lungo o avverrebbe uno squilibrio della temperatura. Le stagioni dovrebbero essere moderate come anche il cambio della direzione dell’asse di rotazione (precessione degli equinozi!) per scongiurare cambiamenti climatici drastici. La presenza di un satellite importante, come la nostra Luna, sarebbe auspicabile, in quanto stabilizza l’inclinazione dell’asse, crea maree, rallenta la rotazione terrestre ecc… 

Un’altra importantissima caratteristica è quella geochimica. La vita sulla Terra si è sviluppata basandosi su carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto. Il carbonio ha una capacità straordinaria di creare legami chimici e quindi anche strutture complesse. L’acqua è un ottimo solvente, in cui possono crearsi amminoacidi e quindi proteine. Certo, come abbiamo sempre scritto, altre forme sono possibili, ma più difficili chimicamente da crearsi. Quindi se un pianeta possiede questi elementi è decisamente avvantaggiato! 

Ma quindi, in sostanza, è facile che si formi la vita o no? Le caratteristiche da soddisfare sono veramente tante, ma la natura continua a stupirci ogni volta per le soluzioni che riesce a trovare a problemi che reputeremmo insormontabili. Le teorie sono molte e contrastanti, come è anche giusto che sia in una scienza, l’esobiologia, molto giovane, che però con la ricerca degli esopianeti sta vivendo un periodo favorevole in quanto a scoperte e possibilità. Io lascerei agli studiosi, a voi lettori e alla natura stessa il beneficio del dubbio, che alla fine è quello che mette in moto la ricerca della conoscenza, che a sua volta spinge la creatività dell’uomo e il suo conseguente progredire come specie e come individuo. 

Grazie per la vostra attenzione, io vi do l’appuntamento al prossimo articolo dove vi parlerò del nostro inizio, di come ci siamo approcciati a questa scienza e di come cerchiamo di dare il nostro contributo a tutta la comunità!