La fascia di abitabilità

A seguito della notizia della scoperta del primo pianeta terrestre nella zona di abitabilità della propria stella, quindi potenzialmente in grado di ospitare acqua liquida e, forse, forme di vita, approfondiamo qualche concetto importante che ci farà comprendere meglio quali sono le caratteristiche richieste a un pianeta extrasolare per considerarsi abitabile o simile alla Terra.
In questo post, tratto dal mio libro: "Vita nell'Universo: eccezione o regola?", affrontiamo l'argomento più importante: la fascia di abitabilità. 
Nei prossimi post vedremo altre caratteristiche utili per capire quanto un pianeta potrebbe essere simile alla Terra, considerando sempre il fatto che questi corpi celesti, attualmente, non riusciamo a osservarli direttamente.

La fascia, o zona di abitabilità cerca di identificare una banda orbitale attorno a una stella entro la quale un pianeta potrebbe sperimentare le giuste condizioni per l’esistenza di acqua liquida in superficie.

Il concetto, in apparenza semplice, è complicato da una serie di variabili secondarie che non possiamo ignorare.

Un esempio molto concreto ce l’abbiamo proprio nel nostro Sistema Solare. La Terra si trova sicuramente nella fascia di abitabilità e in effetti contiene grandi riserve di acqua liquida, ma per la Luna, anch’essa compresa, è tutta un’altra storia.

Fasce di abitabilità attorno a diversi tipi di stelle

Il concetto di fascia di abitabilità deve essere quindi preso come una possibilità teorica, un potenziale che sta poi al corpo celeste decidere di sfruttare o meno. E questo dipende prima di tutto dalla massa, perché le temperature gradevoli sono diretta conseguenza di un’atmosfera stabile nel tempo e sufficientemente spessa, possibile solamente se il corpo celeste genera abbastanza forza di gravità da trattenerla. Marte, ad esempio, secondo alcune definizioni si troverebbe nel bordo esterno della fascia di abitabilità del nostro sistema planetario, eppure neanche lui possiede, nel presente, acqua liquida.

L’atmosfera, quindi, deve essere della giusta densità, non troppo spessa e neanche troppo sottile.

Altro fattore importante è chiamato dagli astronomi effetto albedo: la copertura nuvolosa può cambiare radicalmente le temperature al suolo e determinare il congelamento dell’acqua nel caso in cui l’effetto serra fosse limitato e la luce solare bloccata, oppure farla evaporare qualora le nubi non siano sufficientemente dense da bloccare un calore stellare troppo intenso.

Inserire nel calderone tutte queste variabili che dipendono anche dalla storia evolutiva del corpo celeste (che non conosceremo mai) è molto difficile.

Il termine fascia di abitabilità è stato definito per la prima volta nel 1993, ma a seguito di migliori studi che hanno preso in considerazione diversi modelli atmosferici e le proprietà delle stelle, all’inizio del 2013 un approfondito studio ha leggermente cambiato i valori.

 

La Terra si trova proprio sul bordo della fascia di abitabilità

Il lavoro di un nutrito gruppo di ricerca internazionale ha infatti sviluppato il concetto più preciso di zona abitabile che abbiamo a disposizione e dato importanti punti di riferimento per tutti coloro impegnati nella caccia ai pianeti gemelli della Terra.

Per i calcoli sono stati considerati pianeti senza nubi, meglio, senza una copertura nuvolosa significativa rispetto all’estensione della superficie e atmosfere di diversa densità e composizione.

Il bordo interno della fascia di abitabilità è determinato da un pianeta la cui atmosfera non genera un efficiente effetto serra, mentre il limite più esterno da un corpo celeste con un’atmosfera composta prevalentemente di anidride carbonica che produce il forte effetto serra necessario per controbilanciare la scarsa quantità di calore che riceverebbe dalla stella (fino a 1/4 di quello che riceve ora la Terra). 

Il risultato di questi nuovi modelli, applicato al nostro Sistema Solare, ha permesso di scoprire qualcosa di inaspettato: la Terra si troverebbe attualmente al confine con il bordo interno e non più nel mezzo come ci si aspettava. I margini esterni della fascia si estendono fino all’orbita di Marte, che essendo molto ellittica non è però inclusa del tutto. 

La posizione attuale della Terra ci suggerisce uno scenario che in un prossimo futuro potrebbe cambiare, anche se molto lentamente. 

Il Sole, come tutte le altre stelle, nel corso della vita non mantiene una luminosità costante, sebbene si trovi nella sequenza principale, quindi in una fase relativamente stabile.

Quattro miliardi di anni fa la nostra Stella era il 30% meno brillante di oggi; questo significa che la zona abitabile era sicuramente più vicina e la Terra si trovava quasi nel mezzo. Tra 4,5 miliardi di anni il Sole sarà quasi il 50% più luminoso di ora, con una conseguenza inevitabile: la fascia di abitabilità si muoverà lentamente nel tempo, scivolando verso regioni più esterne mano a mano che l’età avanzerà.

La Terra tra circa un miliardo di anni potrebbe esserne già uscita, con il risultato che l’acqua sulla superficie comincerà inevitabilmente a evaporare e perdersi nello spazio, rompendo definitivamente un equilibrio durato miliardi di anni.

In qualche centinaio di milioni di anni del nostro bellissimo pianeta azzurro non resterà forse più traccia, desertificato come l’attuale Marte, che invece potrebbe sperimentare un’inaspettata rinascita grazie all’ingresso nella fascia di abitabilità, sebbene con un’atmosfera forse un po’ troppo sottile per prendere il posto che un tempo era della Terra.

Quello che poi succederà dopo, quando il Sole entrerà nella fase di gigante rossa, è ancora più tragico per il nostro pianeta ma non per altri fortunati corpi celesti, tra cui Titano, satellite di Saturno.