Dal momento che il Kepler Space Telescope è stato lanciato nello spazio, il numero di pianeti conosciuti oltre il nostro Sistema Solare (esopianeti) è cresciuto esponenzialmente. Attualmente, 3.917 pianeti sono stati confermati in 2.918 sistemi stellari, mentre 3.368 sono in attesa di conferma. Di questi, circa 50 orbite all'interno della zona abitabile costellazione della stella (alias "Goldilocks Zone"), la distanza alla quale può esistere acqua liquida sulla superficie di un pianeta.
Tuttavia, ricerche recenti hanno sollevato la possibilità che consideriamo una zona abitabile troppo ottimista. Secondo un nuovo studio recentemente pubblicato online, intitolato "Una zona abitabile limitata per la vita complessa", le zone abitabili potrebbero essere molto più strette 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 membro del programma post-dottorato della NASA presso l'Università della California, a Riverside, e ha incluso ricercatori del Team Alternative Earths (parte del NASA Astrobiology Institute), il Nexus for Exoplanet System Science (NExSS), e il NASA Goddard Institute for Space Studies.
Secondo stime precedenti basate su Kepler dati, gli scienziati hanno concluso che probabilmente ci saranno 40 miliardi di pianeti simili alla Terra solo nella Galassia della Via Lattea, di cui 11 miliardi probabilmente orbiteranno come stelle nel nostro Sole (cioè nane gialle di tipo G). Altre ricerche hanno indicato che questo numero potrebbe arrivare a 60 miliardi o addirittura a 100 miliardi, a seconda dei parametri che usiamo per definire le zone abitabili.
Questi risultati sono certamente incoraggianti, poiché suggeriscono che la Via Lattea potrebbe essere piena di vita. Sfortunatamente, ricerche più recenti sui pianeti extra-solari hanno messo in dubbio queste stime precedenti. Questo è in particolare il caso dei pianeti bloccati in ordine che orbitano attorno a stelle di tipo M (nano rosso).
Inoltre, la ricerca su come la vita si è evoluta sulla Terra ha dimostrato che l'acqua da sola non garantisce la vita, né, per questo, la presenza di ossigeno gassoso. Inoltre, Schwieterman e i suoi colleghi hanno preso in considerazione altre due importanti biosignature che sono essenziali per la vita così 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 indicativa, le forme di vita di base sono essenziali se si vogliono evolvere forme di vita più complesse e che consumano ossigeno. Per questo motivo, 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 distanza dalla loro stella, la temperatura superficiale di un pianeta dipende da vari meccanismi di feedback nell'atmosfera, come l'effetto serra. Inoltre, la definizione convenzionale di zona abitabile presuppone l'esistenza di condizioni "simili alla Terra".
Ciò implica un'atmosfera ricca di azoto, ossigeno, anidride carbonica e acqua e stabilizzata 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 ritornino a base di silicato.
Ciò porta a un circuito di feedback che assicura che i livelli di anidride carbonica nell'atmosfera rimangano relativamente stabili, consentendo in tal modo un aumento delle temperature superficiali (noto anche come effetto serra). Più il pianeta è vicino al bordo interno della zona abitabile, minore è la quantità di anidride carbonica necessaria affinché ciò avvenga. Come ha spiegato Schwieterman in un recente articolo di 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 per l'acqua liquida di superficie."
Per illustrare, il team ha usato Kepler-62f come esempio, una super-Terra che orbita attorno a una stella di tipo K (leggermente più piccola e più fioca del nostro Sole) situata a circa 990 anni luce dalla Terra. Questo pianeta orbita attorno alla sua stella alla stessa distanza di Venere rispetto 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, assumendo la presenza di un sufficiente effetto serra. Tuttavia, Schwieterman e i suoi colleghi hanno calcolato che ci vorrebbe 1.000 volte più anidride carbonica (da 300 a 500 kilopascal) rispetto a ciò che esisteva sulla Terra quando le forme di vita complesse si stavano evolvendo per la prima volta (circa 1,85 miliardi di anni fa).
Tuttavia, 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 fosse 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 stretta, un quarto di quanto precedentemente stimato.
Schwieterman e i suoi colleghi hanno anche calcolato che alcuni esopianeti hanno probabilmente livelli più alti 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 ritiene 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 abitabili", per non parlare dei confini della zona abitabile di una stella. Come ha spiegato Schwieterman:
"Un'implicazione è che non possiamo aspettarci di trovare segni di vita intelligente o di tecnosignature sui pianeti che orbitano intorno ai nani M tardi o su pianeti potenzialmente abitabili vicino al bordo esterno delle loro zone abitabili."
A complicare ulteriormente le cose, questo studio è uno dei tanti a porre ulteriori vincoli su quelli che potrebbero essere considerati pianeti abitabili di recente. Nel solo 2019, sono state condotte ricerche che mostrano come i sistemi di stelle nane rosse potrebbero non avere le materie prime necessarie per la vita, e che le stelle nane rosse potrebbero non fornire abbastanza fotoni per la fotosintesi.
Tutto ciò si aggiunge alla chiara possibilità che la vita nella nostra galassia possa essere più rara di quanto si pensasse in precedenza. Ma, naturalmente, sapere con certezza quali sono i limiti dell'abitabilità richiederà ulteriori studi. Fortunatamente, non dovremo aspettare troppo per scoprirlo, dal momento che diversi telescopi di prossima generazione diventeranno operativi nel prossimo decennio.
Questi includono il Telescopio spaziale James Webb (JWST), il Telescopio estremamente grande (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 faranno, avremo un'idea migliore di quanto sia probabile la vita là fuori.
