Nuove condizioni per l’abitabilità di un pianeta

LA TERRA NON È SOLO UN BUON PIANETA DA VIVERE, MA È ANCHE NEL SISTEMA GIUSTO

È da un quarto di secolo, sin dalle prime scoperte di esopianeti, che gli studiosi si domandano se il nostro Sistema Solare sia da considerare ordinario o, per qualche ragione, atipico. I sistemi extrasolari che si andavano scoprendo apparivano tutti molto diversi dal nostro, con giganti gassosi vicinissimi alla loro stella o pochissimi pianeti con orbite molto eccentriche.

Allo stato attuale, i sistemi formati da più pianeti sono in netta minoranza, con il nostro che sembra essere una vera bizzarria. I sistemi planetari numerosi sembrano essere molto rari, con importanti implicazioni sul numero di potenziali mondi abitabili e sulla conseguente possibile presenza di altri esseri intelligenti.

La vita potrebbe essere un fenomeno diffuso nell’Universo, ma le civiltà aliene avanzate potrebbero essere molto rare per lo scarso numero di pianeti abitabili. Se così non fosse, avremmo manifestazioni della loro presenza, poiché qualcuna di esse avrebbe avuto il tempo per colonizzare la Via Lattea.

La rarità di civiltà aliene è una possibile soluzione al “Paradosso di Fermi” e, secondo un recente studio svolto da Nanna Bach-Møller e Uffe Gråe Jørgensen del Niels Bohr Institute (Università di Copenaghen), ci sarebbe pure una spiegazione verificabile che invoca la rarità di sistemi planetari simili al nostro.

Il Sistema solare sembra avere caratteristiche tutt’altro che comuni e noi potremmo vivere in uno di quei rarissimi mondi su cui si siano create condizioni adatte per la vita e il suo sviluppo sino all’evoluzione di una specie intelligente tecnologica, benché piuttosto primitiva.

Che cosa rende insolito il Sistema solare?

I due ricercatori si sono chiesti cosa renda insolito il Sistema solare e quindi che cosa abbia reso la Terra ospitale, poiché la posizione in Zona Abitabile non implica che il pianeta sia davvero abitabile e abitato. Per prima cosa, hanno analizzato l’eccentricità orbitale di 1171 esopianeti attorno a 895 stelle diverse, trovando una stretta correlazione tra il numero di pianeti e la forma dell’orbita. Più pianeti ci sono in un sistema planetario, più circolari sono le orbite percorse, e ciò potrebbe essere motivo di selezione.

Quindi, i pianeti del Sole non sono atipici in fatto di eccentricità. L’anomalia del nostro sistema risiede piuttosto nella quantità di corpi, sia rocciosi sia gassosi, che lo compongono e che può aver fatto la differenza al confronto con sistemi più comuni formati da meno pianeti. Sulla base di questa ipotesi, lo studio stima che la probabilità che un sistema abbia otto o più pianeti sia dell’ordine dell’1%.

In sintesi, i ricercatori hanno trovato una correlazione tra tipo di orbite, numero di pianeti, occorrenza e distanza dalle loro stelle. Se la presenza di otto pianeti è rara rispetto alla media, qual è stato il meccanismo che ne ha favorito la formazione? Quanto può aver influito sulla comparsa della vita?

Analizzando i modelli, si è scoperto che i pianeti si formano seguendo orbite circolari nel disco circumstellare di gas e polveri e questo tipo di orbita prosegue sino alle dimensioni confrontabili con quelle della nostra Luna. Tuttavia, mentre procede l’accrescimento, un gioco d’interazioni gravitazionali con gli altri corpi in formazione e l’ambiente protoplanetario induce gli embrioni planetari ad assumere orbite sempre più eccentriche, che li porterà a collidere sempre più frequentemente tra loro, poiché tali orbite si intersecano.

In seguito alle collisioni, sono possibili due scenari quasi contrapposti: pochi pianeti residui si accrescono ai danni di quelli più piccoli entrati in collisione e le orbite restano eccentriche; oppure si disintegrano, formando nuvole di detriti che saranno disperse dai corpi superstiti che, se in buon numero, grazie alla reciproca attrazione gravitazionale, perderanno energia, formando orbite sempre più circolari.

C’è quindi una correlazione tra l’eccentricità delle orbite e il numero di pianeti in un dato sistema planetario, così come una netta correlazione tra il numero di pianeti e la circolarità delle orbite.

Nonostante gli oltre 4300 pianeti conosciuti, non si conoscono sistemi planetari con tanti pianeti come il nostro. Ciononostante, il Sistema solare rientra nella correlazione trovata.

A non rispettare la regola sono invece i sistemi con un solo pianeta, che però potrebbero contenerne altri; quindi, la deviazione dalla regola trovata può aiutare a rivelare altri corpi intorno a queste stelle che per varie ragioni sfuggono.

Allora, conoscendo l’eccentricità del pianeta si può stabilire se la sua stella madre ospiti altri pianeti e anche il possibile numero. Viceversa, conoscendo il numero di pianeti, si potrà stabilire con precisione il tipo di orbite seguite, a prescindere dal metodo utilizzato per cercarli.

Facciamo delle stime

Se questa è la regola, si possono fare delle stime statistiche. Il Sistema solare è rappresentativo di quell’1% di sistemi con otto o più pianeti nella nostra Galassia; perciò, considerando un totale di 100 miliardi di stelle, ci sarebbero non meno di un miliardo di sistemi analoghi, con almeno 10 miliardi di pianeti posti nelle Zone abitabili di queste stelle. Ma che cos’altro ci vuole, per rendere un pianeta ospitale alla vita?

Anche nell’ipotesi più pessimistica, ci sono migliaia di pianeti analoghi alla Terra nella Galassia, ma per essere davvero uguali forse sono necessarie altre condizioni. Per esempio, il numero di corpi e la presenza di giganti gassosi potrebbe favorire la comparsa della vita e la sua evoluzione, dirottando nuclei cometari ricchi di acqua sui pianeti rocciosi nella regione più vicina alla stella.

Una teoria sostiene che Giove e Saturno si siano spostati nelle loro orbite miliardi di anni fa, scagliando i planetesimi ghiacciati verso i confini del sistema planetario in formazione, oppure verso le regioni interne, suggerendo che abbiano potuto depositare acqua sui corpi rocciosi, tra cui la Terra primordiale.

Secondo questo scenario, più pianeti rocciosi ci sono, più aumenta la probabilità che qualcuno di essi riceva gli elementi per diventare un mondo accogliente e favorire la comparsa di forme viventi, come è accaduto sul nostro pianeta. La Terra non avrebbe quindi nulla di speciale per essere il pianeta accogliente per la vita che conosciamo, ma è stata fortunata nel trovarsi nel posto giusto in un sistema planetario numeroso.

È la prima volta che uno studio dimostra l’estrema rarità di un sistema planetario come il nostro ed è un colpo duro per chi invoca il principio di mediocrità per riferirsi all’esistenza di tantissimi pianeti simili al nostro. La Terra è un pianeta tutt’altro che mediocre.

Il sistema esoplanetario di TRAPPIST-1 mostrato nelle illustrazioni è quello che più si avvicina numericamente al nostro. I sistemi planetari con molti pianeti tendono ad avere orbite più circolari rispetto ai mondi singoli.

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