I pianeti di piccola massa con un’atmosfera primordiale di idrogeno ed elio potrebbero avere temperature e pressioni tali da consentire la presenza di acqua liquida. La presenza di acqua liquida è favorevole alla vita, e questi pianeti potrebbero ospitare habitat esotici per miliardi di anni. Crediti: Thibaut Roger – Universität Bern – Universität Zürich
La vita sulla Terra è iniziata negli oceani. Nella ricerca della vita su altri pianeti, la potenziale presenza di acqua liquida è quindi un ingrediente fondamentale. Per trovarla, gli scienziati hanno sempre cercato pianeti simili al nostro. Tuttavia, secondo alcuni ricercatori dell’Università di Berna, dell’Università di Zurigo e del National Centre of Competence in Research (Nccr) PlanetS, l’acqua liquida potrebbe esistere per miliardi di anni anche su pianeti diversi dalla Terra.
«Uno dei motivi per cui l’acqua sulla Terra può essere liquida è la sua atmosfera», spiega il coautore dello studio Ravit Helled, professore di astrofisica teorica all’Università di Zurigo e membro dell’Nccr PlanetS. «Con il suo effetto serra naturale, intrappola la giusta quantità di calore per creare le giuste condizioni per oceani, fiumi e pioggia», afferma il ricercatore.
Tuttavia, l’atmosfera terrestre non è sempre stata così, anzi. Tanto tempo fa era molto diversa. «Quando il pianeta si è formato da gas e polvere cosmici, ha raccolto un’atmosfera composta principalmente da idrogeno ed elio, una cosiddetta atmosfera primordiale», sottolinea Helled. Nel corso del suo sviluppo, la Terra ha perso questa atmosfera primordiale.
Altri pianeti più massicci possono raccogliere atmosfere primordiali molto più estese, che in alcuni casi riescono a perdurare nel tempo. «Tali atmosfere primordiali estese possono anche indurre un effetto serra, proprio come l’atmosfera terrestre di oggi. Volevamo quindi scoprire se queste atmosfere possono aiutare a creare le condizioni necessarie per l’acqua liquida», afferma Helled.
Per fare ciò, il team ha modellato innumerevoli pianeti e simulato il loro sviluppo nel corso di miliardi di anni. Hanno rappresentato non solo le proprietà delle atmosfere dei pianeti, ma anche l’intensità della radiazione delle rispettive stelle e il calore interno dei pianeti che si irradia verso l’esterno. Mentre sulla Terra questo calore geotermico gioca solo un ruolo minore per le condizioni sulla superficie, su pianeti con vaste atmosfere primordiali può contribuire in modo più significativo.
«Quello che abbiamo scoperto è che in molti casi le atmosfere primordiali sono andate perse a causa dell’intensa radiazione delle stelle, soprattutto su pianeti vicini alla loro stella. Ma nei casi in cui le atmosfere rimangono, possono verificarsi le condizioni giuste per l’acqua liquida», riferisce Marit Mol Lous, autrice principale dello studio. «Nei casi in cui un sufficiente calore geotermico raggiunge la superficie, l’irraggiamento di una stella come il Sole non è nemmeno necessario affinché prevalgano condizioni sulla superficie che consentano l’esistenza di acqua allo stato liquido».
«I nostri risultati mostrano che queste condizioni possono persistere per periodi di tempo molto lunghi, fino a decine di miliardi di anni», continua la ricercatrice. «Per molti, questo potrebbe sorprendere. Gli astronomi in genere si aspettano che l’acqua liquida si trovi nelle regioni intorno alle stelle che ricevono la giusta quantità di radiazione: non troppa, in modo che l’acqua non evapori, e non troppo poca, in modo che non si blocchi tutto», spiega il coautore Christoph Mordasini, professore di astrofisica teorica all’Università di Berna e membro dell’Nccr PlanetS.
I ricercatori hanno trovato che le super-Terre fredde che conservano la loro atmosfera primordiale potrebbero avere superfici abbastanza calde da ospitare acqua liquida. In particolare, i pianeti terrestri e le super-Terre con masse tra 1 e 10 masse terrestri possono mantenere condizioni superficiali temperate fino a 5-8 miliardi di anni, a distanze maggiori di 2 unità astronomiche. Le masse del guscio atmosferico richieste sono pari a circa 0,0001 masse terrestri (che è 2 ordini di grandezza più di quella terrestre) ma potrebbero essere un ordine di grandezza più piccole (se più vicino) o più grandi (se più lontano). Questo risultato suggerisce che il concetto di abitabilità planetaria dovrebbe essere rivisto e reso più inclusivo rispetto alla definizione classica.
«Dato che la disponibilità di acqua liquida è un probabile prerequisito per la vita, e la vita ha probabilmente impiegato molti milioni di anni per emergere sulla Terra, questo potrebbe ampliare notevolmente l’orizzonte per la ricerca di forme di vita aliene. Sulla base dei nostri risultati, potrebbe persino emergere sui cosiddetti pianeti fluttuanti, che non orbitano attorno a una stella», afferma Mordasini.
Ma il ricercatore rimane cauto: «Sebbene i nostri risultati siano entusiasmanti, dovrebbero essere presi con le pinze. Affinché tali pianeti abbiano acqua liquida per molto tempo, devono avere la giusta quantità di atmosfera. Non sappiamo quanto sia comune. E anche nelle giuste condizioni, non è chiaro quanto sia probabile che la vita emerga in un potenziale habitat così esotico. Questa è una domanda per gli astrobiologi. Tuttavia, con il nostro lavoro abbiamo dimostrato che la nostra idea di vita centrata su pianeti simili alla Terra potrebbe essere troppo riduttiva», conclude Mordasini.
Per saperne di più:
- Leggi su Nature Astronomy l’articolo “Potential long-term habitable conditions on planets with primordial H–He atmospheres” di Marit Mol Lous, Ravit Helled & Christoph Mordasini