L’acqua liquida (e la vita) potrebbe esistere su alcune super-Terre


Un diagramma che mostra lo strato di gas di elio e idrogeno che potrebbe consentire all’acqua di essere liquida su pianeti di altri sistemi stellari.

Da qualche parte nell’universo, potrebbero esserci mondi rocciosi forse due volte più distanti dalle loro stelle ospiti rispetto alla Terra dal sole. Così lontano dal calore delle loro stelle, questi pianeti dovrebbero essere piuttosto freddi e l’acqua sulla loro superficie dovrebbe essere congelata.

Ma gli scienziati planetari dicono che potrebbe esserci una classe di esopianeti rocciosi coperti da spesse coperte di idrogeno e di elio. Se quegli strati isolano i nuclei dei pianeti dal freddo dello spazio, le loro superfici potrebbero avere la temperatura giusta per ospitare acqua liquida. E, se fosse così, è possibile che questi mondi siano abitabili.

Circa un decennio fa, gli scienziati hanno proposto che tali mondi potessero essere in grado di sostenere la vita. A volte si riferiscono a questi pianeti come “super-Terre fredde”, perché probabilmente sono fino a 10 volte più massicci della nostra Terra. Ma i ricercatori non avevano capito se l’acqua potesse rimanere su questi esopianeti abbastanza a lungo da far evolvere la vita.

Ora, nuovi calcoli descritti in un articolo pubblicato sulla rivista Nature Astronomy suggeriscono che le condizioni superficiali di questi mondi avrebbero potuto essere temperate per un tempo più che sufficiente per la vita, per 5-8 miliardi di anni. La Terra ha solo circa 4,5 miliardi di anni, in confronto, e la vita è emersa qui già 3,7 miliardi di anni fa.

La vita ha bisogno di un po’ di tempo per evolversi. Quindi importa che sia passato un lungo periodo“, dice Björn Benneke, professore di astrofisica presso l’Istituto per la ricerca sugli esopianeti dell’Università di Montreal che non è stato coinvolto nel nuovo studio.

Se le super-Terre avessero solo acqua liquida per periodi relativamente piccoli della loro esistenza, ad esempio un milione di anni circa, sarebbe “scoraggiante” per l’ipotesi che questi pianeti possano essere abitabili sotto le atmosfere di idrogeno, continua lo scienziato.

I nuovi calcoli fanno ben sperare per la potenziale abitabilità di queste fredde super-Terre. La loro esistenza è ancora teorica – nessuna è stata ancora trovata – quindi questo aggiunge un incentivo per gli astrofisici a trovare questa classe di esopianeti mentre cercano di determinare se siamo soli nell’universo.

È importante essere davvero di mentalità aperta e non aspettarsi che la vita debba essere in condizioni che sono solo una copia esattamente della Terra“, afferma Marit Mol Lous, autrice principale del nuovo articolo e dottoranda che studia gli esopianeti all’Università di Zurigo in Svizzera. “Questo ci dà un argomento in più per tenere a mente questi habitat esotici“.

Sulla base del nostro unico modello di un mondo abitabile conosciuto, la Terra, gli scienziati spesso cercano un pianeta che orbita anche intorno alla sua stella in una regione in cui la superficie del pianeta non è né troppo calda né troppo fredda per l’acqua liquida. Quella regione è spesso chiamata la zona abitabile, o soprannominata “zona Riccioli d’oro“. Le cosiddette super-Terre fredde, al contrario, si trovano oltre la zona abitabile delle loro stelle. Ma questo potrebbe anche, controintuitivamente, far parte di ciò che rende abitabili quei mondi alieni.

Sulla Terra, i gas serra atmosferici come l’anidride carbonica e il metano aiutano a mantenere quella temperatura “giusta” per l’acqua. L’idrogeno può anch’esso agire come gas serra, se ce n’è abbastanza in giro.

Il trucco è tenere quell’idrogeno gassoso in giro abbastanza a lungo da potersi accumulare. È un elemento particolarmente leggero, quindi a meno che un pianeta non sia abbastanza massiccio e abbia abbastanza gravità per trattenerlo, l’idrogeno svanirà nello spazio. E se il pianeta è vicino alla sua stella, la radiazione può far sfuggire quelle particelle ancor più rapidamente. La grande distanza tra queste fredde super-Terre e le loro stelle potrebbe proteggere il loro idrogeno gassoso dall’essere strappato via.

Per capire cosa ci vorrebbe perché una super-Terra fredda mantenga il giusto spessore di un’atmosfera idrogeno-elio per un lungo periodo di tempo, Mol Lous ha sviluppato modelli al computer di esopianeti rocciosi di varie dimensioni. Li ha posizionati a più distanze dalle loro stelle ospiti simulate. Poi, ha eseguito una simulazione di come potrebbero evolversi nel tempo.

Mol Lous ha considerato fattori che avrebbero influenzato la temperatura superficiale di un pianeta come il tasso di fuga, il modo in cui la sua stella ospite potrebbe illuminarsi o attenuarsi nel tempo e il calore emanato dal materiale radioattivo al suo interno.

Ha scoperto che il punto debole per l’acqua liquida a lungo termine era se l’atmosfera dominata dall’idrogeno-elio era tra 100 e 1.000 volte più spessa dell’atmosfera terrestre, la massa del pianeta era da una a 10 volte quella della Terra e si trovava almeno due volte più lontana dalla sua stella rispetto alla Terra dal sole.

Quella distanza, mentre rende queste fredde super-Terre intriganti da studiare, le rende anche estremamente difficili da individuare per gli astronomi. La tecnica che gli scienziati di solito usano per rilevare un esopianeta si basa sul pianeta che passa davanti alla sua stella. Un tale transito rende leggermente fioca la luce della stella ospite, che gli astrofisici usano per calcolare la presenza di un mondo orbitante. Ma, dice Benneke, quando un pianeta delle dimensioni di una super Terra orbita così lontano, è molto meno probabile che sia allineato al momento giusto per essere rilevabile con la tecnologia attuale.

Come tale, non è ancora noto se esistano tali super-Terre, dice. “Ma ciò che gli esperti hanno dimostrato è che questo tipo di diversità di pianeti, l’intera gamma di pianeti che possono esistere è in realtà estremamente grande“. E se esistono, rimangono molte domande su come potrebbe essere un mondo così freddo e umido. Mol Lous e i suoi colleghi stanno già lavorando a nuovi modelli per esplorare la formazione di super-Terre fredde.

Ma la soluzione migliore a questi misteri, dice Benneke, “sarebbe semplicemente trovare questi esopianeti“.

Fonte