I pianeti abitabili potrebbero essere davvero pochi

Un nuovo studio rafforza l’ipotesi della rarità della Terra

I pianeti delle nane rosse non sembrano ricevere sufficiente energia per sostenere i processi fotosintetici.

A oggi sono stati confermati più di 4400 esopianeti e le attese degli astrobiologi sono riposte negli strumenti di nuova generazione con cui saranno rivelabili le prove di eventuale attività biologica su qualcuno di essi.

Nonostante il buon numero di pianeti rocciosi identificati nelle zone abitabili delle rispettive stelle ospiti, nessuno di essi è ritenuto un vero gemello della Terra. Siamo ancora agli inizi della ricerca ma una cosa è chiara: i pianeti con biosfere come quella terrestre sembrano essere molto rari.

Nonostante il rapido progresso nei rilevamenti, non è cresciuto significativamente il numero dei mondi potenzialmente abitabili e ancor meno prove di altre intelligenze mediante le ricerche SETI. Troviamo tanti pianeti bizzarri e inospitali mentre il Cosmo continua a tacere. Questa “grande desolazione” galattica può essere certamente lo specchio di una tecnologia ancora immatura, oppure che gli astronomi sono stati ottimisti sul concetto di abitabilità. La varietà di ambienti adatti a sostenere una biosfera potrebbe essere minore di quanto ritenuto sinora.

Che la Terra sia un mondo davvero speciale sembra sempre più chiaro perché le sue condizioni non sono propriamente comuni ed è ancora più raro trovarle riunite insieme in un solo posto. È inoltre attivo un efficiente meccanismo di conversione biochimica da materiale inorganico a biomassa, così come quel fondamentale processo chiamato fotosintesi dell’ossigeno, senza il quale non ci sarebbe la vita animale e vegetale.  

Un gruppo di ricerca con astronomi dell’Università di Napoli Federico II e dell’Università Parthenope associati dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), in uno studio guidato da Giovanni Covone, ha stimato il flusso di radiazione fotosinteticamente attiva (PAR) e la sua efficienza energetica per i dieci pianeti ritenuti più simili alla Terra. Confrontando le stime termodinamiche del campione, il gruppo ha trovato un risultato sorprendente: nessuno possiede condizioni teoriche per sostenere una biosfera simile alla Terra mediante la fotosintesi ossigenica.

Lo studio si è concentrato esclusivamente sulla fotosintesi che produce ossigeno (considerato un buon biomarcatore), stimolata da radiazione in banda visuale sino a 800 nm. Sulla Terra la fotosintesi funge da fonte di cibo organico e fonte di ossigeno molecolare per il metabolismo. I viventi la sfruttano in vari processi mediante l’utilizzo della radiazione visibile, mentre il prodotto principale è essenziale per la respirazione della vita più complessa. La fotosintesi dovrebbe essere un processo universale, tuttavia questo non significa che i viventi non possano trovare altre soluzioni per sostenersi. Ad esempio, utilizzare radiazioni a lunghezza d’onda maggiore, una fotosintesi non ossigenica oppure altra biochimica che sfrutti altre risorse energetiche. Abbiamo ottimi esempi, anche qui sulla Terra, di tali soluzioni alternative, adottate da alcuni tipi di batteri.

Esprimendoci in termini di PAR, il Sole occupa una posizione intermedia. Le stelle più calde sono anche più efficienti ma hanno una vita media nettamente più breve e tale da non permettere una lunga evoluzione. Al contrario, le stelle più deboli, pur durando molto più a lungo, non esibiscono un flusso PAR in grado di sostenere la vita come la conosciamo perché non forniscono energia sufficiente. La temperatura fotosferica, la sua luminosità e il picco di emissione spettrale sono infatti parametri essenziali nel processo fotosintetico che su queste stelle dovrebbe essere alquanto inefficiente.

Se su quei pianeti ci dovesse essere una qualche forma di vita, probabilmente utilizza sistemi diversi per sostenersi. Proprio perché molto numerosi nella Galassia, la fiducia di rivelare una biosfera è riposta verso tali ambienti, specialmente dopo la scoperta di alcuni promettenti sistemi intorno ad alcune di esse, come Trappist-1.

Lo studio ha evidenziato come la Terra esibisca il più alto valore di flusso PAR e la più alta efficienza energetica. Tuttavia anche le stelle di classe spettrale K, leggermente più piccole e fredde del Sole, sembrano essere abbastanza favorevoli all’abitabilità e sono anche stelle agevoli da indagare. Ad esempio, Kepler-442b riceve un flusso di fotoni PAR leggermente maggiore di quello richiesto per sostenere una biosfera simile alla Terra, non è in rotazione sincrona intorno a una stella K (poco più piccola del Sole) e potrebbe fare affidamento su altre fonti energetiche per sostenere forme viventi se le condizioni fossero favorevoli al suo sviluppo. Questo mondo è un promettente candidato su cui cercare firme biologiche (biomarcatori).

La produzione di biomassa sulla Terra non è tuttavia limitata dalla quantità di radiazione in entrata ma piuttosto dalla disponibilità di nutrienti. Il flusso PAR non può quindi essere usato per una stima della potenziale biomassa e anche i pianeti con valori minori potrebbero benissimo ospitare ricche biosfere.

Le stime riportate sono perciò da considerare dei limiti superiori poiché non sono stati tenuti in considerazione alcuni parametri, così come sono stati trascurati altri effetti e condizioni.

C’è comunque una zona di demarcazione, posta intorno a 3700 Kelvin, di sotto alla quale il flusso PAR cala in modo significativo e non può più essere sostenuta una biosfera simile a quella terrestre. Sotto i 2600 K potrebbe e persino non attivarsi il processo di fotosintesi. Alla luce di questo nuovo studio quindi le probabilità di trovare biosfere su quei mondi si riducono notevolmente.

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