C'è vita oltre la Terra nel cosmo? Gli astronomi alla ricerca di segni hanno scoperto che la nostra galassia, la Via Lattea, pullula di esopianeti, alcuni con condizioni che potrebbero essere adatte alla vita extraterrestre. Tali mondi orbitano attorno alle stelle nelle cosiddette "zone abitabili, "regioni in cui i pianeti potrebbero contenere acqua liquida necessaria per la vita come la conosciamo.

Però, la questione dell'abitabilità è molto complessa. I ricercatori guidati dal fisico spaziale Chuanfei Dong del Dipartimento di Energia degli Stati Uniti (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) e Princeton University hanno recentemente sollevato dubbi sull'acqua e quindi sulla potenziale abitabilità di esopianeti frequentemente citati che orbitano attorno a nane rosse, le stelle più comuni nella Via Lattea.

Impatto del vento stellare

In due articoli in The Lettere per riviste astrofisiche , gli scienziati sviluppano modelli che dimostrano che il vento stellare, la costante effusione di particelle cariche che si diffondono nello spazio, potrebbe impoverire gravemente l'atmosfera di tali pianeti per centinaia di milioni di anni, rendendoli incapaci di ospitare la vita basata sulla superficie come la conosciamo.

"La definizione tradizionale e i modelli climatici della zona abitabile considerano solo la temperatura superficiale, "Dong ha detto. "Ma il vento stellare può contribuire in modo significativo all'erosione a lungo termine e alla perdita atmosferica di molti esopianeti, quindi i modelli climatici raccontano solo una parte della storia".

Per ampliare il quadro, il primo articolo esamina la scala temporale della ritenzione atmosferica su Proxima Centauri b (PCb), che orbita intorno alla stella più vicina al nostro sistema solare, a circa 4 anni luce di distanza. Il secondo articolo si chiede per quanto tempo gli oceani potrebbero sopravvivere su "mondi d'acqua":i pianeti che si pensava abbiano mari che potrebbero essere profondi centinaia di miglia.

Doppio effetto

La ricerca simula l'impatto fotochimico della luce stellare e l'erosione elettromagnetica del vento stellare sull'atmosfera degli esopianeti. Questi effetti sono duplici:i fotoni nella luce delle stelle ionizzano gli atomi e le molecole nell'atmosfera in particelle cariche, permettendo alla pressione e alle forze elettromagnetiche del vento stellare di spazzarli nello spazio. Questo processo potrebbe causare gravi perdite atmosferiche che impedirebbero all'acqua che evapora dagli esopianeti di piovere su di essi, lasciando asciugare la superficie del pianeta.

Su Proxima Centauri b, il modello indica che l'elevata pressione del vento stellare causerebbe la fuga dell'atmosfera e impedirebbe all'atmosfera di durare abbastanza a lungo da dare origine alla vita sulla superficie come la conosciamo. "L'evoluzione della vita richiede miliardi di anni, " Dong ha osservato. "I nostri risultati indicano che PCb e pianeti extrasolari simili non sono generalmente in grado di supportare un'atmosfera su scale temporali sufficientemente lunghe quando la pressione del vento stellare è alta".

"Solo se la pressione è sufficientemente bassa, " Egli ha detto, "e se l'esopianeta ha uno scudo magnetico ragionevolmente forte come quello della magnetosfera terrestre, che l'esopianeta può conservare un'atmosfera e ha il potenziale per l'abitabilità".

Evoluzione della zona abitabile

A complicare le cose è il fatto che la zona abitabile che circonda le stelle rosse potrebbe evolversi nel tempo. Una pressione del vento stellare così elevata all'inizio potrebbe aumentare il tasso di fuga atmosferica. Così, l'atmosfera potrebbe essersi erosa troppo presto, anche se l'esopianeta fosse protetto da un forte campo magnetico come la magnetosfera che circonda la Terra, ha detto Dong. "Inoltre, pianeti così vicini potrebbero anche essere bloccati in base alle maree come la nostra luna, con un lato sempre esposto alla stella. Il debole campo magnetico globale risultante e il costante bombardamento del vento stellare servirebbero a intensificare le perdite di atmosfera dal lato rivolto verso le stelle».

Passando ai mondi acquatici, i ricercatori hanno esplorato tre diverse condizioni per il vento stellare. Questi andavano da:

• Venti che oggi colpiscono la magnetosfera terrestre.
• Antichi venti stellari che fluiscono da giovani, Stelle simili al Sole che avevano solo 0,6 miliardi di anni da bambini rispetto ai 4,6 miliardi di anni del Sole.
• L'impatto sugli esopianeti di una massiccia tempesta stellare come l'evento di Carrington, che mise fuori uso il servizio telegrafico e produsse aurore in tutto il mondo nel 1859.

Le simulazioni hanno mostrato che l'antico vento stellare potrebbe far sì che il tasso di fuga atmosferica sia molto maggiore delle perdite prodotte dall'attuale vento solare che raggiunge la magnetosfera della Terra. Inoltre, il tasso di perdita per eventi di tipo Carrington, che si pensa ricorrano frequentemente nelle giovani stelle simili al Sole, risultava essere ancora maggiore.

"La nostra analisi suggerisce che tali eventi meteorologici spaziali potrebbero rivelarsi un fattore chiave delle perdite atmosferiche per gli esopianeti in orbita attorno a una giovane stella attiva simile al Sole, " scrivono gli autori.

Alta probabilità di oceani prosciugati

Data la maggiore attività delle stelle rosse e la posizione ravvicinata dei pianeti nelle zone abitabili, questi risultati indicano l'alta probabilità di superfici prosciugate su pianeti che orbitano attorno a stelle rosse che un tempo avrebbero potuto contenere oceani che avrebbero potuto dare vita alla vita. I risultati potrebbero anche modificare la famosa equazione di Drake, che stima il numero di civiltà nella Via Lattea, abbassando la stima del numero medio di pianeti per stella che possono ospitare la vita.

Gli autori del documento PCb notano che la previsione dell'abitabilità dei pianeti situati ad anni luce dalla Terra è ovviamente piena di incertezze. Missioni future come il telescopio spaziale James Webb, che la NASA lancerà nel 2019 per sbirciare nella storia antica dell'universo, sarà quindi "essenziale per ottenere maggiori informazioni sui venti stellari e sulle atmosfere degli esopianeti, "dicono gli autori, "in tal modo spianando la strada a stime più accurate delle perdite atmosferiche indotte dal vento stellare".

Gli scienziati individuano regolarmente mondi potenzialmente abitabili. Recentemente, un pianeta delle dimensioni della Terra appena scoperto in orbita attorno a Ross 128, una stella nana rossa più piccola e più fredda del sole situata a circa 11 anni luce dalla Terra, è stato citato come candidato all'acqua. Gli scienziati hanno notato che la stella sembra essere quiescente e ben educata, non emettere razzi ed eruzioni che potrebbero annullare condizioni favorevoli alla vita.

A collaborare con Dong sulla carta PCb c'erano fisici dell'Università di Harvard, il Centro di Astrofisica di Harvard-Smithsonian, l'Università della California, Los Angeles, e l'Università del Massachusetts.