Spazio e Scienze

La pressione atmosferica

Pagina 8: La pressione atmosferica

In questa fase iniziale della ricerca di pianeti extraterrestri capaci di ospitare le vita all'interno nel nostro Sistema Solare l'enfasi è sull'acqua liquida. Se esiste sulla superficie di un pianeta o di una luna, c'è qualche possibilità che ci possa essere la vita come noi la conosciamo. Per questo gran parte del lavoro di osservazione riguarda la "zona abitabile" intorno alle stelle.

Earth's atmosphere seen edge on

Un recente studio italiano esamina uno degli elementi che spesso viene sottovalutato ma che influenza la capacità dell'acqua di restare liquida sulla superficie del pianeta: la pressione atmosferica. "La pressione atmosferica influisce sull'intervallo di temperatura dell'acqua liquida, che è un parametro comunemente utilizzato per definire l'abitabilità planetaria", ha detto Giovanni Vladilo dell'Osservatorio Astronomico di Trieste. "Se si vuole valutare l'abitabilità si dovrebbe prendere in considerazione in modo esplicito la pressione".

Lo Spazio attorno alla Terra è pieno di molecole d'aria, che esercitano un peso sui nostri corpi. Anche se non si può percepire, l'atmosfera terrestre preme in tutte le direzioni con la forza di un chilogrammo per centimetro quadrato. La biologia terrestre si è evoluta per vivere in questa pressione, che per quanto sorprendente non è nulla rispetto alla pressione che sopportano le creature sottomarine nelle profondità oceaniche.

Data from NASA's Kepler mission finds evidence for at least 100 billion planets in our galaxy  Image released January 3, 2013

La pressione atmosferica ha un impatto sul punto di ebollizione dell'acqua quando passa dallo stato liquido a quello gassoso. Come ha potuto sperimentare chiunque abbia cucinato del cibo ad alta quota, s'impiega più tempo a far cuocere, per esempio, la pasta. Il motivo è che l'atmosfera è più rarefatta e la pressione atmosferica è inferiore alle altitudini elevate rispetto che sul livello del mare.

Cosa c'entra la cucina in alta quota con l'abitabilità di un pianeta? Vladilo ha spiegato che "la temperatura è un indicatore della velocità dei moti molecolari. Il punto di ebollizione si verifica quando i moti molecolari sono sufficientemente veloci per permettere alla maggior parte delle molecole di fuggire e trasformarsi in gas. Più è alta la pressione più velocemente le molecole devono muoversi, cioè più è alta la temperatura a cui devono essere sottoposte per evaporare."

exoplanets many habitable worlds

Nel nuovo studio, Vladilo e i suoi collaboratori hanno modellato un pianeta con dimensioni e composizione atmosferica analoghe alla la Terra e hanno variato parametri orbitali quali la distanza da una stella simile al Sole, simulando una distanza simile a quella di Venere e Marte. Hanno condotto oltre 4mila simulazioni in cui hanno variato la pressione atmosferica da un centesimo a sei volte quella della Terra. In questo modo hanno scoperto che la zona abitabile cambia a seconda della pressione atmosferica del pianeta.

Ad un decimo della pressione atmosferica terrestre, il bordo esterno della zona abitabile si è ampliato del 2%, aumentando la pressione atmosferica di tre volte la zona abitabile si è estesa di un ulteriore 18%.

Con lo stesso intervallo di pressione, da basso ad alto, il bordo interno della zona abitabile variava dall'87 percento della distanza Terra-Sole al 77 percento. Stando a questo modello, per un pianeta con pressione atmosferica, nuvolosità, e umidità simili a quelli della Terra, la fascia interna della zona abitabile è nel bel mezzo di questo intervallo, ossia all'82 percento della distanza Terra-Sole.

I risultati indicano che un pianeta extrasolare simile alla Terra per tutti gli altri aspetti, ma con una pressione atmosferica più elevata potrebbe essere considerato abitabile anche se è circa il cinque percento più vicino alla sua stella. Viceversa, una Terra con una pressione più bassa non sarebbe considerata abitabile, a meno che non sia collocata in un'orbita del cinque per cento più distante.

Il movimento di calore

Un fattore principale da tenere in considerazione per l'abitabilità a pressioni superiori è che le atmosfere con pressione più elevate sono più dense. Le atmosfere più dense a loro volta distribuiscono il calore meglio di quelle sottili, quindi causano un "effetto serra" più forte.

I pianeti extrasolari più lontani dalla loro stella rispetto a quanto non sia la Terra dal nostro Sole ricevono meno luce solare, ma l'alta pressione intrappola meglio in calore all'interno dell'atmosfera e distribuisce meglio quello generato all'equatore. Le zone polari che invece congelerebbero trattengono meglio l'acqua liquida. Ecco spiegato perché un pianeta con un'alta pressione può essere più caldo a distanze maggiori dalla sua stella.