Cos’è che rende la Terra un pianeta abitabile?

L’abitabilità della Terra deriva dalla felice combinazione di più fattori tra cui la giusta distanza dal Sole ma non solo: atmosfera e campo magnetico hanno un ruolo determinante.

Sistema Planetario — Rappresentazione artistica di un sistema planetario irradiato dalla stella madre.

La Terra è un pianeta abitabile…ma cosa lo rende tale? Non uno ma sono più i fattori che, combinati insieme, creano contemporaneamente sia il presupposto perché ci sia abitabilità sia le condizioni perché l'abitabilità sia mantenuta e protetta da pericoli altrimenti mortali.

Condizioni per l’abitabilità

Innanzitutto, è la giusta distanza del pianeta dalla stella madre, il Sole nel nostro caso, la condizione da soddisfare perché un pianeta sia abitabile. Parliamo della fascia di abitabilità, ossia un intervallo di distanze entro le quali la temperatura media del pianeta è tale da garantire che l’acqua, eventualmente presente, possa trovarsi allo stato liquido.

La temperatura media di un pianeta dipende dalla combinazione tra distanza dalla stella e temperatura superficiale della stella. Nel caso del Sole, con una temperatura superficiale di circa 5800 K, la fascia di abitabilità è intorno ai 150 milioni di km. Tanto più fredda è la stella madre tanto più vicina alla stella è la fascia di abitabilità. Ma non basta.

Ostacoli mortali all’abitabilità

Non basta che il requisito della giusta distanza sia soddisfatto. La stella madre oltre ad essere fonte di vita, grazie alla sua radiazione che mantiene il pianeta alla giusta temperatura, presenta alcuni effetti collaterali particolarmente problematici.

Il vento stellare

Tutte le stelle simili al Sole (una stella nana gialla) o con massa più piccola sono caratterizzate dall’emissione di venti stellari. Sono venti costituiti da protoni ed elettroni che vengono soffiati a elevate velocità in tutto lo spazio circostante e che pertanto investono anche gli eventuali pianeti che le orbitano attorno.

Essendo venti elettrici, il loro effetto sarebbe tale da sterilizzare qualunque forma di vita presente sul pianeta. Il campo magnetico è l‘unica difesa dal vento stellare.

Perché ci sia abitabilità, il pianeta deve avere la giusta distanza e deve essere dotato di un campo magnetico dipolare.

Ma non basta, questo campo magnetico deve avere una forma particolare, come quello terrestre, cioè dipolare, in modo da deviare il flusso di vento stellare impedendone il raggiungimento della superficie.

Vento solare — Rappresentazione dell'interazione tra vento solare e campo magnetico terrestre. La forma dipolare del campo magnetico terrestre riesce a deviare il vento solare.

La radiazione ad alta energia

Requisiti di giusta distanza e di campo magnetico dipolare non sono sufficienti. Infatti, la stella madre se simile al Sole o con massa più piccola emette radiazione di alta energia, dai raggi X (occasionalmente anche raggi gamma) ai raggi ultravioletti.

Sappiamo quanto pericolosa sia la radiazione X. È con grande cautela ed accorgimenti che per motivi medici ci si debba sottoporre a piccole dosi di radiazione X.

È grazie all’atmosfera terrestre che l’abbondante radiazione ad alta energia emessa dal Sole non riesce a raggiungere la superficie terrestre. In particolare, l’ozono presente negli alti strati atmosferici ha la capacità di bloccare interamente la radiazione X e di attenuare notevolmente quella ultravioletta, che comunque riesce ad arrivare in superficie.

La presenza di un buco nell’ozono, prodotto dall’emissione di particolari gas, i clorofluorocarburi, che fino a pochi anni fa venivano utilizzati come refrigeranti, propellenti per le bombolette a gas, isolanti, ha determinato un accesso per la radiazione X verso la superficie terrestre.

Non sottovalutiamo la capacità della nostra atmosfera nel consumare per attrito numerosi meteoriti che quotidianamente colpiscono la Terra, fungendo da scudo protettivo anche per questo tipo di pericolo.

Rappresentazione della Terra irraggiata dalla radiazione X emessa dal Sole

Perché ci sia abitabilità, il pianeta deve avere la giusta distanza, deve essere dotato di un campo dipolare e munito di atmosfera capace di bloccare la radiazione ad alta energia emessa dalla propria stella madre.

Ma non basta

I raggi cosmici

Come per il vento stellare, anche i raggi cosmici sono particelle elementari quali protoni, elettroni, ma anche nuclei di elio e di altri elementi. Questi raggi, che generalmente vengono prodotti durante l’esplosione delle supernove, potrebbero mettere a rischio l’abitabilità.

Supernova — Rappresentazione artistica di una esplosine di supernova

La Terra è continuamente investita da raggi cosmici che arrivano in superficie, ma con un flusso così basso da non produrre nessun effetto, se non una sorta di rumore nelle immagini e negli spettri raccolti dagli astronomi durante le loro osservazioni.

Le supernove sono la fase finale di vita di stelle molto massicce. Questa consiste in un’esplosione il cui effetto è di espellere gli strati esterni della stella e far collassare quelli interni portando alla formazione di una stella di neutroni o di un buco nero. Durante l’esplosione è immensa la produzione di raggi cosmici.

Pertanto perché l’abitabilità di un pianeta possa essere mantenuta è rilevante che questo pianeta non abbia nelle vicinanze stelle prossime alla fase di supernova.

E purtroppo non basta.

Sembrerebbe quasi banale dirlo ma ulteriore condizione perché l’abitabilità di un pianeta sia mantenuta è che l'eventuale civiltà che lo abita riesca ad essere sufficientemente saggia da mantenerlo come tesoro prezioso e non distruggerlo giorno dopo giorno o eventualmente in unica soluzione con guerre nucleari.

Queste condizioni valgono anche per gli esopianeti

La ricerca di pianeti abitabili sta facendo grandi progressi. Tuttavia, per quanto detto prima, scoprire un esopianeta all’interno della fascia di abilità è solo uno dei criteri di abitabilità che devono essere soddisfatti.

Una volta scoperto un esopianeta all'interno della fascia di abitabilità, ci sono altre importanti proprietà da verificare e cioè se il pianeta possegga un campo magnetico dipolare che possa proteggerlo dal vento stellare, se possegga un’atmosfera che possa proteggerlo dai raggi X e dall’impatto di meteoriti, che siano assenti stelle massicce prossime alla fase di supernova, e che l’eventuale civiltà che dovesse vivere sul pianeta sia sufficientemente saggia da mantenerne l’abitabilità.