Quanto è speciale la Terra secondo gli astronomi?

"La Terra è l'unico mondo conosciuto che possa ospitare la vita. Non c'è altro posto, per lo meno nel futuro prossimo, dove la nostra specie possa migrare".

Con queste parole il grande astrofisico Carl Sagan descriveva il nostro pianeta, nel suo celebre scritto sul "pallido punto blu". Parole che hanno un significato ben più profondo di quanto non appaia, perché nascondono una domanda vecchia forse quanto il pensiero umano: quanto è speciale la Terra e, più in senso lato, il nostro Sistema Solare? In altre parole: siamo fortunati ad esserci trovati proprio qui, in questo piccolo pianeta in orbita attorno a una stella insignificante in un remoto angolo di una galassia qualsiasi? È il frutto di una straordinaria coincidenza di eventi la nascita e lo sviluppo della vita sulla Terra, a causa del verificarsi di condizioni pressoché irripetibili, oppure si tratta semplicemente della norma?

Pale Blue Dot
Pale Blue Dot. Crediti: NASA Voyager 1

Domande a cui è difficile rispondere, ma sulle quali sicuramente oggi possiamo discutere con maggior cognizione di causa rispetto al passato, grazie agli enormi sviluppi avutisi negli ultimi anni nel campo della ricerca di esopianeti.

Tenendo presenti i dati raccolti e le scoperte compiute in questo settore, l'astrofisico e divulgatore Mario Livio ha recentemente pubblicato un lavoro nel quale viene analizzata proprio la possibilità che il Sistema Solare costituisca un caso speciale, nella miriade di sistemi planetari scoperti finora e sempre in crescita costante. Partendo dal presupposto che vi consiglierei di leggere il suo lavoro se masticate un po' di inglese, in quanto si tratta di un articolo lungo ma estremamente affascinante e dettagliato, vediamo di comprendere meglio le premesse e le conclusioni della sua analisi.

Dal punto di vista delle orbite e della composizione chimica, i pianeti del Sistema Solare non sembrerebbero presentare alcuna caratteristica anomala rispetto alle loro eso-controparti. Da un confronto attento con altri sistemi stellari, tuttavia, emergono due differenze principali: l'assenza delle cosiddette Super-Terre e di pianeti posti su orbite estremamente interne, molto più prossime all'astro di quanto non lo sia Mercurio rispetto al Sole.

Immagine artistica che rappresenta Gliese 876 d, la prima super Terra scoperta attorno ad una stella di sequenza principale
Illustrazione artistica della super Terra Gliese 876 d. Crediti :Trent 
Schindler, National Science Foundation 

Nel caso delle Super-Terre (pianeti rocciosi con masse comprese tra 1.9 e 10 masse terrestri), esse risultano essere molto comuni tra gli esopianeti scoperti finora. La domanda allora è: può l'assenza di questa tipologia di pianeti essere in qualche modo legata allo sviluppo della vita? Per rispondere a questa domanda occorre ricordare il concetto di zona abitabile, ovvero quella regione attorno a una data stella in cui un pianeta è in grado di mantenere l'acqua allo stato liquido, fondamentale per la vita. Ebbene, la presenza di una Super-Terra in prossimità di un pianeta di tipo terrestre potrebbe alterarne l'orbita rendendola instabile, spingendolo al di fuori della fascia abitabile. Inoltre, a causa della sua notevole massa, potrebbe alterare il tasso di impatti di asteroidi che, come vedremo tra poco, potrebbero rivestire anch'essi un'importanza notevole nel nostro ragionamento.

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Per quanto riguarda l'assenza di pianeti molto interni, è meno chiaro il modo in cui questo potrebbe influenzare la formazione della vita, ma la connessione potrebbe riguardare le teorie di migrazione planetaria. Ci si è resi conto infatti, dalle osservazioni di numerosi pianeti extra-solari e in base ai modelli conosciuti di formazione planetaria, che questi non possono essersi formati alla distanza dalla stella alla quale vengono osservati. Quindi, nel corso della loro evoluzione, essi devono essersi spostati, a causa di effetti gravitazionali imputabili a cause che possono essere tra le più disparate. Va da sé che fenomeni del genere possono sconvolgere le orbite dei pianeti e di altri corpi del sistema.

La fascia principale degli asteroidi (in bianco) si trova tra le orbite di Marte e Giove
La fascia principale degli asteroidi situata tra le orbite di Marte e Giove. Crediti: HeNRyKus

Venendo agli asteroidi, la presenza di una cintura composta da materiale residuo e non aggregatosi in corpi planetari, come quella esistente tra Marte e Giove, potrebbe avere un impatto sulla presenza di vita nel sistema. Infatti, secondo l'autore, impatti da asteroidi contribuirebbero a portare sui pianeti elementi originariamente non presenti, molecole organiche e acqua, oltre che a contribuire alla formazione delle lune. Queste ultime sarebbero poi fondamentali per la stabilizzazione dell'asse di rotazione del pianeta, in modo da prevenire variazioni climatiche eccessive. Ovviamente, occorre un certo equilibrio nel tasso di impatti da asteroidi. Se questo fosse troppo elevato, infatti, la vita non avrebbe il tempo di formarsi o potrebbe risultarne danneggiata in modo irreparabile. Del resto la storia della stessa Terra è costellata da numerosi impatti di grandi dimensioni, che in alcuni casi hanno provocato anche grandi estinzioni di massa, una su tutte quella dei dinosauri, arrivando quasi a cancellare la vita sul pianeta.

Questo discorso si ricollega, chiaramente, alla presenza di Super-Terre e di fenomeni di migrazioni planetarie, che possono, con i loro effetti gravitazionali, andare a modificare il tasso degli impatti, in un senso o nell'altro. Purtroppo, con la tecnologia attuale, risulta ancora difficile comprendere se in orbita attorno ad altre stelle vi siano o meno fasce di asteroidi simili alla nostra, anche se numerosi dischi di detriti sono già stati identificati; ancor più difficile è capire le loro proprietà in modo da stimare il tasso di impatti sui pianeti in questione.

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Migrazione planetaria, illustrazione artistica

In definitiva, alcuni degli elementi presi in esame porterebbero a concludere che vi sia una qualche peculiarità nel Sistema Solare, ma nulla che sia tale da renderlo "unico". Inoltre, questi elementi sono troppo pochi e incerti per una qualsiasi valutazione conclusiva.

Peraltro, non bisogna dimenticare un aspetto fondamentale: molte di queste misure sono affette da quelli che gli astronomi chiamano "effetti di selezione". Si tratta di un effetto molto semplice, per il quale nell'osservazione di un certo campione statistico, la misura che si ottiene è influenzata dalle limitazioni tecniche, piuttosto che dalle caratteristiche specifiche della popolazione stessa. Per dirla con termini più semplici, osserviamo più giganti gassosi e Super-Terre, perché essenzialmente sono più facili da trovare, in quanto più grandi e luminosi. Tutte le considerazioni fatte finora partono dal presupposto che le statistiche estrapolate dalle osservazioni compiute sino a oggi descrivano correttamente la conformazione dei sistemi stellari quanto meno nella nostra galassia. La verità è, però, che nessuno può rassicurarci da questo punto di vista. L'unica possibilità sta nell'attendere nuovi dati e nuovi strumenti più potenti (James Webb Telescope, ELT, e così via) che possano consentirci di ridurre, se non altro, la portata di questi effetti, oltre che di effettuare i primi seri studi sulle atmosfere di esopianeti.

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Infine, come nota personale, vorrei aggiungere che l'autore dell'articolo parte da una premessa implicita, ovvero che la vita debba svilupparsi, o possa svilupparsi, solo in condizioni più o meno simili a quelle che conosciamo. Parliamo dunque di una vita basata sul carbonio e sulla presenza di acqua, in un certo range di temperature e altri parametri fisici. Tuttavia esistono molti studi secondo i quali il fenomeno che chiamiamo comunemente vita possa svilupparsi o adattarsi anche in presenza di condizioni molto più estreme, o verificarsi a partire da basi completamente diverse. Chiaramente qui entriamo in un territorio pressoché inesplorato, nel quale non intendo addentrarmi ulteriormente. Così come non mi soffermerò sull'ultima parte del lavoro del Prof. Livio, che tuttavia vi consiglio di leggere, in cui l'autore si domanda quanto frequente possa essere la nascita di civiltà intelligenti; probabilmente un'analisi del genere richiederebbe un articolo a sé (e che magari in futuro potremmo valutare, perché no).

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James Webb Space Telescope (JWST)

L'unica cosa certa, per il momento, è che quel pallido punto blu di cui parlava Sagan sarà ancora per molto tempo un posto speciale per noi, poiché è e rimane "l'unica casa che abbiamo mai conosciuto".

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.


Tom's Consiglia

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