Immaginate un mondo in cui le stagioni durino anni, e in cui lunghe estati siano spesso seguite da ancor più lunghi inverni. Stagioni che nessuno sa dire con anticipo quanto proseguiranno e quando termineranno. Vi ricorda qualcosa?
Come i più attenti di voi avranno già capito, sto parlando proprio del mondo nato dalla penna di G.R.R. Martin e che fa da scenario alle avventure narrate nelle Cronache del Ghiaccio e del Fuoco o nell'altrettanto famosa serie TV Il Trono di Spade.
A questo punto immagino che la domanda che vi starete ponendo un po' tutti sia: "ma tu non facevi l'astrofisico?" Ovviamente sì e ancora non ho cambiato mestiere, ma poiché spesso molti cliché hanno un fondo di verità, sono anche un grande appassionato di fantasy in generale e di questa serie nello specifico. Per questo mi è venuto naturale pormi la seguente domanda, che negli ultimi giorni è diventata fonte di discussione con colleghi e supervisori, tra una pausa caffè e l'altra: sarebbe fisicamente possibile una situazione come quella di Westeros?
Andiamo con ordine. Innanzi tutto lasciatemi spiegare meglio qual è la natura del problema, per coloro che fossero a digiuno delle guerre tra Stark, Lannister e Targaryen. Essenzialmente, come accennavo poco fa, si tratta di un mondo fantasy le cui storie sono ambientate in due continenti, Westeros ed Essos. La caratteristica principale di questo mondo è relativa alla durata delle sue stagioni. In sostanza, in base a quanto si evince dai libri, queste ultime possono protrarsi anche per molti anni, e non hanno una durata prestabilita, che può variare da stagione a stagione.
Nel tentare di capire quale possa essere una situazione fisica sostenibile per cui un pianeta possa presentare un comportamento simile nel suo ciclo climatico, faccio una premessa. Tutto quello che seguirà è frutto di ipotesi più o meno plausibili, ma non prendetelo come verità assoluta, anche perché nessuno di noi si è messo a fare "i conti", che nel caso di teorie fisiche sono l'unica cosa che può dare risposte definitive. Insomma è poco più di un gioco tra appassionati, dopodiché sarebbe divertente conoscere anche la vostra opinione in proposito.
Partiamo quindi da quello che conosciamo, in base a ciò che ci viene detto nei libri e nello show televisivo. Westeros (e in modo simile Essos, che si trova più ad est) è un continente il cui clima rispecchia, in un certo senso, quello del nostro emisfero boreale. Abbiamo infatti un nord estremamente freddo, zone più temperate nella parte centrale e un sud ben più caldo. All'estremo nord vi sono quelle che vengono definite "le terre dell'eterno inverno", dove i ghiacci sono perenni, e che potremmo considerare prossime al polo nord del pianeta. All'estremo sud invece abbiamo le "isole dell'estate", abitate da popolazioni di carnagione scura, e per cui possiamo assumere siano molto calde, dunque orientativamente vicine all'equatore. Inoltre sappiamo che vi sono un Sole e una Luna, esattamente come nel caso della Terra.
A questo punto è utile fare un piccolo ripasso. Sulla Terra, al contrario di ciò che molti pensano, le stagioni non sono causate dalla diversa distanza del nostro pianeta dal Sole (che in realtà varia pochissimo, essendo l'orbita quasi circolare), bensì dall'inclinazione dell'asse terrestre. I raggi solari infatti battono sulla superficie del pianeta con un angolo diverso a seconda della posizione in cui ci troviamo nel corso dell'orbita di rivoluzione attorno alla stella. Sempre per questo motivo, le stagioni nei due emisferi risultano invertite. In realtà, a causa di vari fattori che non starò qui a elencare, la durata delle stagioni terresti non è esattamente uguale, e comunque tende a mutare col tempo. Tuttavia questi mutamenti sono molto lenti per essere apprezzabili nel corso di una vita umana. Non c'è modo, in una configurazione di questo tipo, di generare una situazione simile a quella di Westeros.
Ho così cominciato a riflettere su una possibile configurazione orbitale che potesse provocare una variazione irregolare del ciclo delle stagioni. Sono partito dal presupposto che la durata degli anni, sul pianeta di Martin, fosse grossomodo coincidente con gli anni terrestri (ipotesi in realtà non necessaria ma coerente con quanto si può desumere dai libri). A questo punto la mia prima idea era stata la seguente: immaginiamo che l'asse di quel pianeta sia non inclinato, bensì praticamente perpendicolare all'orbita. In questo caso non avremmo alcun ciclo di stagioni. Tuttavia, i fenomeni che sulla Terra portano alla variazione della durata delle stagioni stesse e a cambiamenti climatici nel corso dei millenni, potrebbero essere presenti anche in questo caso, al costo di una lievissima inclinazione dell'asse. Mi riferisco alla precessione degli equinozi e alle mutazioni dell'asse. Sulla Terra, questi fenomeni sono ritenuti tra i corresponsabili delle ere glaciali. Perciò, se sul pianeta in esame essi fossero più estremi, da un punto di vista temporale, potrebbero portare, in combinazione con la normale variazione dell'attività stellare e del campo magnetico, a delle mini-ere glaciali irregolari e molto difficili da prevedere.
Questa ipotesi però ha un grosso bug, come mi faceva notare il mio supervisore, Kai Polsterer, al quale non avevo inizialmente pensato. Un pianeta con l'asse di rotazione perpendicolare all'orbita tenderà a subire gli effetti mareali dovuti all'attrazione gravitazionale con la stella, fino ad assumere con ogni probabilità quella che viene chiamata rotazione sincrona. In pratica accadrebbe ciò che è capitato alla nostra Luna: la velocità di rotazione attorno all'asse eguaglia quella di rivoluzione, per cui il pianeta mostra sempre la stessa faccia alla stella. La conseguenza di ciò è molto semplice: niente più ciclo del giorno e della notte. Un caso del genere, ad esempio, è quello che riguarda i pianeti del sistema TRAPPIST-1, e ci sono numerose discussioni sulla possibilità che una configurazione del genere sia adatta a ospitare la vita. In ogni caso, sappiamo bene dai libri e dallo show che in Westeros il ciclo giorno-notte avviene normalmente, quindi questa ipotesi è da scartare.
Dunque dobbiamo rinunciare alla possibilità di trovare un giorno un pianeta in cui attendere il lungo inverno? Non necessariamente. Da ogni lato la si guardi, in una configurazione orbitale simile a quella terrestre non c'è modo di ottenere una simile irregolarità delle stagioni. Tuttavia, l'orbita non è l'unica responsabile delle variazioni climatiche. La causa infatti potrebbe essere da ricercarsi piuttosto nella stella attorno al quale orbita il pianeta. Sappiamo che l'attività solare, caratterizzata da macchie e brillamenti, ha un'influenza sul clima della Terra, seppure in maniera limitata da variazioni che avvengono su una scala temporale relativamente lunga.
Se però pensassimo a una stella in cui questa attività fosse ben più marcata del normale, potremmo ottenere l'effetto desiderato sulle stagioni. Immaginiamo una situazione del genere: un pianeta con un asse di rotazione sì inclinato, in modo che l'alternanza di giorno e notte sia preservata, ma con un angolo abbastanza piccolo da creare variazioni climatiche stagionali minime. Se la sua stella fosse caratterizzata da una presenza di macchie solari che in determinati periodi copra una buona percentuale della sua superficie, a questo punto la presenza di lunghi inverni e altrettanto lunghe estati, totalmente irregolari e imprevedibili, sarebbe plausibile. Ma stelle del genere esistono davvero? Per quanto ne sappiamo oggi, esistono stelle con macchie solari, anzi stellari volendo essere precisi, che coprono fino al 30% della superficie nei periodi di maggiore attività. Sono stati trovati inoltre casi in cui sembrerebbe che la copertura possa arrivare fino a più del 50% del totale. Considerando che la differenza di temperatura tra le macchie e la superficie circostante può arrivare anche a 2-3000 gradi, è evidente che un eventuale pianeta, posto in zona abitabile, sarebbe giocoforza influenzato dalla variazione di luminosità che l'attività dell'astro causerebbe.
Nel corso delle nostre chiacchierate è venuta fuori però un'ulteriore ipotesi, forse ancora più affascinante. Si tratta di una configurazione in cui un pianeta venga a trovarsi in un sistema triplo, per cui l'orbita, assumendo che sia stabile (cosa affatto scontata), potrebbe presentare delle irregolarità tali da scombinare completamente il ciclo delle stagioni. I più attenti di voi però staranno già pensando che su Westeros abbiamo una sola stella e non tre. La soluzione a questo problema potrebbe essere, ad esempio, un sistema in cui due componenti siano buchi neri e una soltanto una stella di sequenza principale. Un evento raro, ma non impossibile (bisogna ricordare infatti che la maggior parte delle stelle si trova in sistemi multipli).
Chiaramente, tutte queste ipotesi, se uno cerca con attenzione, troveranno sempre un elemento di contraddizione, perché l'unica spiegazione plausibile in realtà è quella della magia che un autore geniale ha saputo mettere su carta, dando vita a un mondo fantastico.
Tuttavia, giochi intellettuali di questo tipo hanno una loro utilità, perché ci spingono a riflettere sulle mille stranezze del Cosmo, e sulle meraviglie che potrebbero trovarsi là fuori. Da sempre l'uomo ha tentato di adattare ciò che accade su questo piccolo granello di sabbia alla vastità dell'Universo, tendendo a considerarlo la normalità. Le cose però stanno in maniera ben diversa, e ogni volta che ci affacciamo a guardare un po' più lontano, scopriamo qualcosa di nuovo in grado di stupirci.
Infine, è interessante riflettere sul fatto che la vita sul nostro pianeta è il frutto di un equilibrio estremamente delicato, che non si limita alla distanza della Terra dal Sole, che la pone nel pieno della zona abitabile. Una certa inclinazione dell'asse, un'attività solare "non estrema", un'orbita pressoché circolare, hanno permesso la nascita e lo sviluppo della vita così come la conosciamo oggi. E dovremmo ritenerci fortunati a non dover mai pronunciare, nella realtà, la fatidica frase: "l'inverno sta arrivando!"
Antonio D'Isanto è dottorando in astronomia presso l'Heidelberg Institute for Theoretical Studies in Germania. La sua attività di ricerca si basa sulla cosiddetta astroinformatica, ovvero l'applicazione di tecnologie e metodologie informatiche per la risoluzione di problemi complessi nel campo della ricerca astrofisica. Si occupa inoltre di reti neurali, deep learning e tecnologie di intelligenza artificiale ed ha un forte interesse per la divulgazione scientifica. Da sempre appassionato di sport, è cintura nera 2°dan di Taekwondo, oltre che di lettura, cinema e tecnologia. Collabora con Tom's Hardware per la produzione di contenuti scientifici.
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