Da quando il telescopio spaziale Kepler è stato lanciato nello spazio, il numero di pianeti conosciuti oltre il sistema solare (esopianeti) è cresciuto esponenzialmente. Attualmente, 3, 917 pianeti sono stati confermati in 2, 918 sistemi stellari, mentre 3, 368 in attesa di conferma. Di questi, circa 50 orbite all'interno della zona abitabile circumstellare della loro stella (nota anche come "zona dei riccioli d'oro"), la distanza alla quale l'acqua liquida può esistere sulla superficie di un pianeta.

Però, recenti ricerche hanno sollevato la possibilità che quella che consideriamo una zona abitabile sia troppo ottimista. Secondo un nuovo studio apparso di recente online, intitolato "Una zona abitabile limitata per una vita complessa, Le zone abitabili potrebbero essere molto più ristrette di quanto si pensasse inizialmente. Queste scoperte potrebbero avere un impatto drastico sul numero di pianeti che gli scienziati considerano "potenzialmente abitabili".

Lo studio è stato condotto da Edward W. Schwieterman, un borsista del programma post-dottorato della NASA presso l'Università della California, lungo il fiume, e includeva ricercatori dell'Alternative Earths Team (parte del NASA Astrobiology Institute), il Nexus for Exoplanet System Science (NExSS), e il Goddard Institute for Space Studies della NASA.

Secondo precedenti stime basate sui dati di Keplero, gli scienziati hanno concluso che ci sono probabilmente 40 miliardi di pianeti simili alla Terra nella sola galassia della Via Lattea, 11 miliardi dei quali probabilmente orbiteranno attorno a stelle come il sole (cioè nane gialle di tipo G). Altre ricerche hanno indicato che questo numero potrebbe raggiungere i 60 miliardi o addirittura 100 miliardi, a seconda dei parametri utilizzati per definire le zone abitabili.

Questi risultati sono certamente incoraggianti, poiché suggeriscono che la Via Lattea potrebbe brulicare di vita. Sfortunatamente, ricerche più recenti sui pianeti extrasolari hanno messo in dubbio queste stime precedenti. Questo è particolarmente vero quando si tratta di pianeti bloccati dalle maree che orbitano attorno a stelle di tipo M (nane rosse).

Inoltre, la ricerca su come si è evoluta la vita sulla Terra ha dimostrato che l'acqua da sola non garantisce la vita - né, per questo motivo, fa la presenza di ossigeno gassoso. Inoltre, Schwieterman e i suoi colleghi hanno preso in considerazione altre due importanti biofirme che sono essenziali per la vita come la conosciamo:l'anidride carbonica e il monossido di carbonio.

Troppi di questi composti sarebbero tossici per la vita complessa, mentre troppo poco significherebbe che i primi procarioti non emergerebbero. Se la vita sulla Terra è un'indicazione, le forme di vita di base sono essenziali se più complesse, forme di vita che consumano ossigeno devono evolversi. Per questa ragione, Schwieterman e i suoi colleghi hanno cercato di rivedere la definizione di zona abitabile per tenerne conto.

Ad essere onesti, calcolare l'estensione di una zona abitabile non è mai facile. Oltre alla loro distanza dalla loro stella, la temperatura superficiale di un pianeta dipende da vari meccanismi di feedback nell'atmosfera come l'effetto serra. Oltre a ciò, la definizione convenzionale di zona abitabile presuppone l'esistenza di condizioni "Earth-like".

Ciò implica un'atmosfera ricca di azoto, ossigeno, anidride carbonica e acqua, e stabilizzato dallo stesso processo del ciclo geochimico carbonato-silicato che esiste sulla Terra. In questo processo, la sedimentazione e gli agenti atmosferici fanno sì che le rocce di silicato diventino carboniose mentre l'attività geologica fa sì che le rocce di carbonio diventino nuovamente a base di silicato.

Ciò porta a un ciclo di feedback che garantisce che i livelli di anidride carbonica nell'atmosfera rimangano relativamente stabili, consentendo così un aumento delle temperature superficiali. Più il pianeta è vicino al bordo interno della zona abitabile, meno anidride carbonica è necessaria perché ciò accada. Come ha spiegato Schwieterman in un recente articolo del MIT Technology Review:"Ma per le regioni centrali ed esterne della zona abitabile, le concentrazioni atmosferiche di anidride carbonica devono essere molto più elevate per mantenere temperature favorevoli all'acqua liquida superficiale".

Illustrare, il team ha utilizzato Kepler-62f come esempio. È una super-Terra che orbita attorno a una stella di tipo K (leggermente più piccola e meno luminosa del sole) situata a circa 990 anni luce dalla Terra. Questo pianeta orbita intorno alla sua stella alla stessa distanza di Venere al sole, ma la massa inferiore della stella significa che si trova sul bordo esterno della zona abitabile.

Quando è stato scoperto nel 2013, si pensava che questo pianeta fosse un buon candidato per la vita extraterrestre, ipotizzando la presenza di un sufficiente effetto serra. Però, Schwieterman e i suoi colleghi hanno calcolato che ci sarebbero voluti 1, 000 volte più anidride carbonica (da 300 a 500 kilopascal) di quella che esisteva sulla Terra quando le forme di vita complesse si sono evolute per la prima volta (circa 1,85 miliardi di anni fa).

Però, questa quantità di anidride carbonica sarebbe tossica per le forme di vita più complesse qui sulla Terra. Di conseguenza, Kepler-62f non sarebbe un candidato adatto per la vita, anche se era abbastanza caldo da avere acqua liquida. Una volta presi in considerazione questi vincoli fisiologici, Schwieterman e il suo team hanno concluso che la zona abitabile per la vita complessa deve essere significativamente più ristretta, un quarto di quanto stimato in precedenza.

Schwieterman e i suoi colleghi hanno anche calcolato che è probabile che alcuni esopianeti abbiano livelli più elevati di monossido di carbonio perché orbitano attorno a stelle fredde. Ciò pone un vincolo significativo sulle zone abitabili delle stelle nane rosse, che rappresentano il 75% delle stelle nell'Universo e che si pensa siano il luogo più probabile per trovare pianeti di natura terrestre (cioè rocciosa).

Questi risultati potrebbero avere implicazioni drastiche per ciò che gli scienziati considerano potenzialmente abitabile, per non parlare dei confini della zona abitabile di una stella. Schwieterman ha detto:"Un'implicazione è che non possiamo aspettarci di trovare segni di vita intelligente o tecnofirme su pianeti in orbita attorno a nane della tarda M o su pianeti potenzialmente abitabili vicino al bordo esterno delle loro zone abitabili".

Per complicare ulteriormente le cose, questo studio è uno dei tanti che pone ulteriori vincoli a quelli che potrebbero essere considerati pianeti abitabili negli ultimi tempi. Solo nel 2019, è stata condotta una ricerca che mostra come i sistemi di stelle nane rosse potrebbero non avere le materie prime necessarie per la formazione della vita, e che le stelle nane rosse potrebbero non fornire abbastanza fotoni per la fotosintesi.

Tutto ciò si aggiunge alla netta possibilità che la vita nella nostra galassia possa essere più rara di quanto si pensasse in precedenza. Ma certo, sapere con certezza quali siano i limiti di abitabilità richiederà ulteriori studi. Per fortuna, non dovremo aspettare troppo per scoprirlo, poiché diversi telescopi di prossima generazione diventeranno operativi nel prossimo decennio.

Questi includono il James Webb Space Telescope (JWST), l'Extremely Large Telescope (ELT) e il Giant Magellan Telescope (GMT). Questi e altri strumenti all'avanguardia dovrebbero consentire studi e caratterizzazioni molto più dettagliati degli esopianeti. E quando lo fanno, avremo un'idea migliore di quanto sia probabile la vita là fuori.